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São os atributos físicos que representam as propriedades da atmosfera de um lugar, como a temperatura, a umidade e a pressão. A temperatura do ar é a medida do calor sensível armazenado, que varia de acordo com a trajetória do Sol e a incidência dos raios solares sobre a Terra. Em latitudes baixas, as amplitudes térmicas anuais (diferença entre a mais alta e a mais baixa temperatura) tendem a ser pouco elevadas. Em latitudes altas ocorrem diferenças térmicas significativas ao longo do ano. A variação diária da temperatura é influenciada por outros elementos climáticos, como a nebulosidade, que diminui a penetração de radiação solar direta durante o dia e retém parte da radiação emitida pela Terra durante a noite, e os ventos, que redistribuem o calor. A umidade do ar é determinada pela quantidade de vapor de água na atmosfera, que origina todas as formas de condensação (como a formação de orvalho, nevoeiro e nuvens) e precipitação e influencia os processos de evaporação e evapotranspiração, funcionando como regulador térmico do sistema Terra-atmosfera: quanto maior a umidade, menor a amplitude térmica e vice-versa. A pressão atmosférica é a força exercida pelo peso da atmosfera sobre a superfície terrestre, cuja variação é responsável pela movimentação do ar, formando o vento, que se desloca das áreas de alta pressão para as áreas de baixa pressão. A pressão atmosférica varia, em um mesmo lugar, conforme as horas do dia e as estações do ano e, de uma região para outra, conforme a variação da temperatura. Quanto mais quente o ar, menos denso ele é, portanto mais baixa será a pressão atmosférica. Assim, nas regiões com clima equatorial, onde o ar é mais quente, predominam zonas de baixa pressão. Nas regiões polares, o ar mais frio determina a ocorrência de alta pressão. A umidade absoluta é a massa de vapor de água dividida pela massa de ar seco, em um volume de ar a uma temperatura específica (quanto mais quente o ar, mais água ele comporta). Já a umidade relativa é a razão entre a umidade absoluta atual e a maior umidade absoluta possível (que depende da temperatura atual do ar).
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