Circulação Geral da Atmosfera - texto

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Circulação Geral da Atmosfera. 
Circulação Média à Superfície. 
Circulações Locais. 
 Módulo 6 
Equipa Proclira 
Julho de 2007 
 
Módulo 6 – Circulação Geral da Atmosfera. Circulação Média à Superfície. Circulações Locais 
 
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ÍNDICE 
Índice ....................................................................................................................................................................... 2 
Circulação Geral da Atmosfera ............................................................................................................................... 3 
Causas da circulação geral .................................................................................................................................. 3 
Circulação Geral Idealizada ................................................................................................................................. 4 
Circulação Média a Superfície ................................................................................................................................. 8 
Circulações Regionais e Locais .............................................................................................................................. 10 
Brisas Marítima, Terrestre e Lacustre ............................................................................................................... 10 
Brisas de vale e de montanha ........................................................................................................................... 12 
Monções ........................................................................................................................................................... 13 
Outros ventos locais ......................................................................................................................................... 15 
 
ÍNDICE DE FIGURAS 
Figura 1 - Circulação Geral numa terra sem rotação (Hadley, 1735) ...................................................................... 4 
Figura 2 - Circulação Geral idealizada no modelo de três células ........................................................................... 5 
Figura 3 - Circulação Geral da Atmosfera ................................................................................................................ 6 
Figura 4 - (a) Distribuição idealizada zonal da pressão; (b) "Quebra" desta distribuição zonal causada pela 
distribuição dos continentes ................................................................................................................................... 7 
Figura 5 - Circulação Geral da Atmosfera e os grandes sistemas de vento ............................................................ 8 
Figura 6 - Brisa Marítima ....................................................................................................................................... 10 
Figura 7 - Brisa Terrestre ....................................................................................................................................... 11 
Figura 8 - Brisa de Vale .......................................................................................................................................... 12 
Figura 9 - Brisa da Montanha ................................................................................................................................ 13 
Figura 10 - Monção Asiática .................................................................................................................................. 14 
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CIRCULAÇÃO GERAL DA ATMOSFERA 
CAUSAS DA CIRCULAÇÃO GERAL 
 
Aristóteles foi o primeiro a atribuir ao aquecimento do sol os ventos globais, cerca de 2000 anos atrás, na sua 
“Meteorológica”. 
 
O Sol aquece toda a Terra mas verifica-se uma distribuição desigual de energia à superfície do globo: as regiões 
equatorial e tropical recebem mais energia solar que as latitudes médias e as regiões polares. 
 
A energia radiante recebida nos trópicos é superior à que essa região é capaz de emitir enquanto as regiões 
polares emitem mais do que recebem. Se não se verificasse um transporte de energia dos trópicos para as 
regiões polares, a temperatura da região tropical aumentaria indefinidamente enquanto as regiões polares 
ficariam com uma temperatura cada vez menor. É este desequilíbrio térmico que induz a circulação da 
Atmosfera e dos Oceanos. A energia é redistribuída pela circulação atmosférica (60%) e pelas correntes 
oceânicas (40%) das regiões onde há excesso para aquelas em que há deficit. 
 
Esta transferência de energia é efectuada de várias formas. Cada uma delas varia em importância com a 
latitude: 
- Trocas de calor sensível com a atmosfera pelo deslocamento de massas de ar; 
- Transferências de calor latente, libertado durante o processo de condensação; 
- Correntes oceânicas que transferem calor para os pólos. 
 
A taxa de transferência máxima, da ordem de kW105 27× ocorre nas latitudes de 30º e 40º, e está associada 
à circulação de grande escala ou circulação planetária, distinta das circulações regionais (monções), das 
circulações características dos sistemas sinópticos transientes (escala ~ 1.000 km) e das circulações locais. 
 
 
 
 
 
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CIRCULAÇÃO GERAL IDEALIZADA 
 
A estrutura média da circulação geral é de grande importância para a necessária transferência meridional de 
energia. 
 
Um dos primeiros modelos clássicos da circulação geral é devido a George Hadley, que em 1735, sugeriu que 
sobre a Terra sem rotação, o movimento do ar teria a forma de uma grande célula de convecção em cada 
hemisfério, conforme esquematizado na fig. 1. 
 
Figura 1 - Circulação Geral numa terra sem rotação (Hadley, 1735) 
 
A transferência de energia do equador para os pólos poderia, de acordo com Hadley, ser efectuada por uma 
célula convectiva, com movimento ascendente nos trópicos, movimento na direcção dos pólos em altitude, 
movimento descendente sobre os pólos e em direcção ao equador à superfície. 
 
Como a Terra tem movimento de rotação em torno de si própria, o eixo de rotação é inclinado sobre o plano da 
órbita, e a percentagem da superfície coberta por continentes é maior no hemisfério norte do que no 
hemisfério sul, o padrão de circulação é muito mais complicado. Em 1856, o professor do ensino secundário 
William Ferrel, aperfeiçoou o modelo de Hadley, introduzindo o primeiro modelo tricelular, que foi melhorado 
por Tor Bergeron em 1928 e por Carl-Gustav Rossby em 1941. No modelo proposto por C.G.Rossby, admite-se 
que a pressão a superfície do globo se distribui zonalmente, i.e. ao longo dos paralelos, havendo faixas 
alternadas de baixas e altas pressões, aproximadamente simétricas em relação ao equador térmico. 
 
Associadas a esta distribuição de pressão, existem três células convectivas de circulação meridional em ambos 
os hemisférios (fig. 2). Estas três células são a célula tropical (também denominada de célula de Hadley), a 
célula de das latitudes médias (célula de Ferrel) e a célula polar. 
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Figura 2 - Circulação Geral idealizada no modelo de três células 
 
 
 
1. Célula Tropical (célula de Hadley) – Nas latitudes baixas, o movimento do ar é, devido ao aquecimento, 
ascendente sobre o Equador, dirigindo-se no sentido dos pólos nos níveis superiores da atmosfera; sobre as 
latitudes subtropicais o ar arrefecido subside, retornando para o Equador à superfície. Esta circulaçãoforma a 
célula convectiva que domina os climas tropical e subtropical. O ramo descendente da célula de Hadley está 
associado aos grandes centros permanentes de altas pressões subtropicais (anticiclones subtropicais), de que 
são exemplo o anticiclone dos Açores e o anticiclone do Pacífico. Nesta célula, a rotação do globo determina 
ventos de oeste em altitude e ventos de leste à superfície (ventos alísios). 
 
2. Célula das latitudes médias (célula de Ferrel) – É uma célula de circulação atmosférica média nas latitudes 
extratropicais, reconhecida por Ferrel no século XIX. Nesta célula, o ar move-se para os pólos e para leste junto 
à superfície, e no sentido do Equador e para oeste em altitude, fechando-se a circulação por subsidência nos 
subtrópicos. 
 
3. Célula Polar - Nesta célula, o ar sobe, diverge, e desloca-se em altitude para os pólos. Uma vez sobre os 
pólos, o ar arrefecido desce, dando origem a altas pressões à superfície nas regiões polares; nestas regiões, o ar 
diverge para fora dos centros de altas pressões e retorna para sul, fechando a circulação celular. Na célula 
polar, à superfície, os ventos estão dirigidos para Oeste e em altitude para Leste. 
 
O modelo de circulação tri-celular está associado ao seguinte modelo de distribuição de pressão à superfície 
(fig. 3): 
 
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Figura 3 - Circulação Geral da Atmosfera 
 
 
 
 
Depressões Equatoriais – Uma cintura de baixas pressões associada à ascensão do ar na ZCIT. A ascensão do ar 
quente aquecido no equador dá origem a uma região de baixas pressões denominada de Vale Equatorial. À 
medida que o ar sobe formam-se nuvens e ocorre precipitação. 
 
Anticiclones Subtropicais – Uma cintura de altas pressões associada à subsidência do ar nas latitudes do cavalo, 
i.e. nas zonas de ventos muito fracos ou calmarias. Nas latitudes subtropicais o ar arrefece e desce criando 
áreas de altas pressões com céu limpo e pouca precipitação, denominadas de Anticiclones Subtropicais. A 
subsidência do ar seco (após precipitação na ZCIT) e quente (devido à própria subsidência, que provoca 
aquecimento adiabático) está na origem dos desertos nestas latitudes. 
Depressões Subpolares – Uma cintura de baixas pressões associadas à frente polar. 
Anticiclones Polares – Sistemas de altas pressões associados ao ar polar frio e denso. 
O modelo descrito de três células é útil, mas é muito simplificado e idealizado, pois descreve apenas a 
circulação atmosférica, simétrica em relação ao eixo de rotação, ou axialmente simétrica, i.e. independente da 
longitude. No entanto, o modelo fornece um bom ponto de partida para descrever as características principais 
da circulação atmosférica de larga escala. 
 
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Como acabado de referir, o modelo das três células é uma idealização; na realidade os ventos não são 
estacionários, e as regiões de altas/baixas pressões não são contínuas (Fig.4), implicando variações importantes 
da circulação atmosférica com a longitude. 
 
Figura 4 - (a) Distribuição idealizada zonal da pressão; (b) "Quebra" desta distribuição zonal causada pela distribuição dos continentes 
 
A Terra real contém descontinuidades no padrão zonal dos ventos/pressão causados pelas grandes massas 
continentais. 
Estes condicionalismos rompem as cinturas de pressão em regiões de baixas e altas pressões semi-
permanentes. 
Existem três razões fundamentais para a diferença entre a distribuição "ideal" e a "real": 
− A superfície da Terra não é uniforme, ou alisada. Verifica-se um aquecimento diferenciado devido aos 
contrastes solo/oceano (mar). 
− A circulação pode desenvolver vórtices ou turbilhões. 
− O Sol não "permanece sobre o Equador" mas move-se entre 23.5N e 23.5S ao longo do ano. 
 
Em vez da situação idealizada observam-se sistemas de baixas e altas pressões semi-permanentes. Classificam-
se de semi-permanentes pois variam em intensidade e localização ao longo do ano (i.e. no decurso do tempo). 
No Inverno: 
. Anticiclones Polares sobre a Sibéria e Canadá; 
. Anticiclones no Pacífico e no Atlântico (Açores); 
. Depressões sobre as Aleutas e a Islândia; 
 
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 No Verão 
. O anticiclone dos Açores intensifica-se sobre todo o Atlântico Norte; 
. O anticiclone do Pacífico também se intensifica sobre todo o Pacífico Norte; 
. Os anticiclones polares são substituídos por depressões; 
 
CIRCULAÇÃO MÉDIA A SUPERFÍCIE 
 
Devido ao efeito da força de Coriolis, que desvia o movimento para direita (esquerda) no hemisfério Norte 
(hemisfério Sul), a circulação meridional nas três células é alterada. Surgem então, três ventos característicos à 
superfície: 
− Os ventos alísios nos Trópicos 
− Os ventos predominantes de Oeste nas latitudes médias 
− Os ventos polares de Este. 
 
 
Figura 5 - Circulação Geral da Atmosfera e os grandes sistemas de vento 
De acordo com este modelo (Fig.5), que incorpora o efeito da rotação da Terra, para a zona equatorial de baixa 
pressão devem convergir ventos provenientes das cinturas subtropicais de altas pressões (em torno de 30ºN e 
30ºS), impulsionados pela força de gradiente de pressão (dirigida para as pressões mais baixas) e deflectidos 
por efeito da rotação da Terra (força Coriolis). Os ramos inferiores das células de Hadley justificam, portanto, a 
existência dos ventos alísios de nordeste no Hemisfério Norte e dos alísios de sudeste no Hemisfério Sul. Os 
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ventos alísios (trade winds) estendem-se entre as latitudes 10º-25ºN e 5º-20ºS, são particularmente bem 
desenvolvidos nos meses de Inverno sobre o lado oriental dos maiores oceanos. 
A faixa de encontro dos alísios de nordeste (procedentes do H.N.) com os de sudeste (procedentes do H.S.) é 
conhecida como Zona de Convergência Intertropical ou ZCIT (ou Zona Intertropical de Convergência, ZITC). A 
ZCIT é uma região de pressões relativamente baixas, localizada entre 10ºN e 5ºS, caracterizada por uma 
acentuada instabilidade atmosférica que favorece o desenvolvimento de intensas correntes ascendentes, com 
formação de grandes nuvens convectivas, geradoras de precipitação abundante. 
Os três grandes centros anticiclónicos subtropicais, semipermanentes, que se situam sobre o oceano austral, 
em torno de 30ºS (Fig.5), e no Hemisfério Norte sobre os oceanos e continentes, formam a cintura subtropical 
de altas pressões que praticamente circunda o planeta, seriam os ramos descendentes das células de Hadley (e 
Ferrel) de cada hemisfério. A subsidência neles observada provoca divergência a superfície gerando ventos 
direccionados tanto para o equador (alísios) como para os pólos, desviando-se estes últimos para leste, por 
acção da força de Coriolis, atingindo latitudes próximas a 50º ou 60º, como ventos predominantes de Oeste. 
A circulação atmosférica nas latitudes elevadas é menos bem definida. Acredita-se que a subsidência nas 
proximidades dos pólos produz uma corrente superficial em direcção ao equador que é desviada, formando os 
ventos polares de leste, em ambos hemisférios. O ar frio proveniente da região circumpolar encontra-se com o 
ar quente dos subtrópicos; como a rotação da Terra impede a mistura das duas massas de ar, a região de 
encontro entre as massas de ar polar de Este (frias) e as massas de ar provenientes de Oeste (quentes) é uma 
região de descontinuidade, conhecida como “Superfície Frontal Polar”; a intersecção desta “superfície” (narealidade uma camada pouco espessa) com o globo é a “frente polar”. No hemisfério Sul, sobre o Oceano 
Atlântico, a superfície frontal polar é também conhecida como Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCAS). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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CIRCULAÇÕES REGIONAIS E LOCAIS 
Os ventos são causados por diferenças de pressão atmosférica que resultam do aquecimento desigual da 
superfície terrestre e da atmosfera. O ar, aquecido na base quando se desloca sobre superfícies quentes, torna-
se menos denso, implicando descida de pressão e o estabelecimento de diferenças na distribuição da pressão à 
superfície, i.e. de gradientes de pressão. Estes gradientes constituem uma força, a força do gradiente de 
pressão, que põe o ar em movimento. Assim, à superfície, o ar flui das pressões mais altas para as pressões 
mais baixas, forçando convergência de ar e movimento vertical ascendente nas regiões em que a pressão é 
mais baixa e divergência, com movimento vertical descendente (subsidência) nas regiões em que a pressão é 
mais alta. Gradientes de pressão levam ao movimento do ar. Este movimento verifica-se a diferentes escalas: à 
escala global (circulação global), à escala regional (depressão térmica de Verão sobre a Península Ibérica) e à 
escala local (tornados, ventos de vale e de montanha, brisas, etc.). 
 
Ventos à escala global consistem nos movimentos ondulatórios de grande comprimento de onda, nas correntes 
de jacto, enquanto os ventos locais envolvem gradientes de escala local, afectando áreas de pequena 
dimensão. 
 
BRISAS MARÍTIMA, TERRESTRE E LACUSTRE 
Junto à costa, no fim da manhã, começa frequentemente a fazer-se sentir, um vento vindo do mar, que atinge 
o máximo no princípio da tarde e desaparece ao anoitecer. Este vento é mais forte nos dias muito quentes, mas 
pode ser mais fraco quando o céu está nublado. Chama-se brisa marítima (Fig.6). 
A causa fundamental do movimento do ar é a diferença de aquecimento entre as superfícies da terra e do mar, 
essencialmente devido às diferentes capacidades caloríficas dos materiais à superfície; com efeito, a água tem 
uma maior capacidade calorífica que o solo, e aquece muito mais lentamente que este. 
 
 
Figura 6 - Brisa Marítima 
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A brisa marítima desenvolve-se, num dia de Sol, quando a temperatura do solo continental é mais elevada que 
a da superfície do mar. À medida que o solo aquece, o ar na sua vizinhança expande-se, torna-se menos denso 
e começa a subir. Para substituir este ar em movimento ascendente surge o ar, inicialmente sobre a superfície 
do mar, a temperatura mais baixa. Onde o ar mais frio e mais quente se encontram, existe ascensão do ar 
quente devido à diferença de densidades. Ao longo dessa linha de contacto, frequentemente denominada de 
frente de brisa, podem desenvolver-se nuvens convectivas e tempestades. Isto ocorre frequentemente durante 
o dia nas regiões tropicais costeiras. 
Durante a noite, a água não arrefece tanto como o continente e a circulação inverte-se, verificando-se o 
deslocamento do ar à superfície, dirigido do continente para o mar. Esta circulação denomina-se de brisa 
terrestre ou continental (Fig.7). Uma linha de nuvens convectivas (cumulus) poderá frequentemente formar-se 
ao longo da frente de brisa, imediatamente fora da linha da costa. Ventos locais à superfície são geralmente 
perpendiculares à linha de nuvens. Esse fenómeno pode ser observado em muitas regiões durante as primeiras 
horas da manhã, e pode provocar chuva fraca nessa região, até que a brisa terrestre (que, nos trópicos, 
intensifica os alísios) ganhe força. 
 
Figura 7 - Brisa Terrestre 
 
A brisa de lago (lacustre) também se desenvolve de forma similar, em torno de massas de água, dentro do 
continente. Frentes de brisa de lago ao longo das costas é também um fenómeno frequente. De forma similar, 
o ar sobre o lago permanece sem nuvens, enquanto uma área de nuvens cumuliformes é aparente sobre a 
terra, indicando a brisa de lago. Para ambos os sistemas, lagos e mar, o vento sopra em direcção a costa, em 
geral perpendicularmente a esta. 
 
 
 
 
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BRISAS DE VALE E DE MONTANHA 
 
Nas regiões montanhosas verificam-se sistemas de vento particulares. As encostas mais inclinadas e as partes 
mais estreitas dos vales são aquecidas pelo Sol de forma mais intensa que as vastas superfícies dos vales ou os 
picos. Estas condições conduzem a brisas de vale durante o dia e brisas de montanha durante a noite. 
 
O ar em movimento ascendente é substituído pelo ar dos vales ou dos planaltos, com menor declive. Assim, o 
vento durante o dia surge habitualmente das partes mais baixas e sem declive, obrigando o ar a subir. Como a 
denominação do vento está associada à sua origem, este denomina-se de BRISA DE VALE (Fig.8). 
 
 
 
Figura 8 - Brisa de Vale 
 
Durante a noite, o ar frio desce sobre as encostas para o vale. A brisa segue o percurso no sentido oposto. Vem 
das montanhas e dirige-se para o vale. Assim, denomina-se de BRISA DE MONTANHA (Fig.9). Tal como nas 
brisas marítimas e terrestres, o ar que se move junto ao solo e ascende, em determinado período de tempo, 
tem de retornar e descer novamente. Este movimento de retorno ocorre a altitudes mais elevadas. Assim se 
geram circulações locais. O esquema acima indicado pode ser um pouco simplista, porque as montanhas são 
estruturadas e têm muitos vales laterais. Mas representa os processos fundamentais. 
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Figura 9 - Brisa da Montanha 
MONÇÕES 
 
Em certas regiões da Terra, particularmente no sul do continente asiático e no norte da Austrália, há uma 
inversão sazonal, brusca, da direcção do vento á superfície. 
 
No Verão do Hemisfério Norte (Abril a Setembro), a terra aquece consideravelmente na Ásia Central e origina 
um centro de baixas pressões muito cavado, que se contrapõe aos núcleos de altas pressões sobre os oceanos 
Índico e Pacífico, cuja temperatura da superfície é relativamente menor, originando uma circulação típica, com 
ventos soprando do oceano para o continente. No inverno, a circulação inverte-se, pois a superfície do oceano 
mantém-se mais aquecida que a do continente. Os ventos passam a soprar do continente para o mar. Estes 
ventos alternantes em sentido são chamados de Monção (do árabe, mausin, que significa estação) e fazem-se 
sentir no Oceano Indico e no Mar da China nos seguintes períodos: 
− Monção de SW, de Verão ou marítima: de Abril a Setembro 
− Monção de NE, de inverno ou continental: de Outubro a Março. 
 
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Figura 10 - Monção Asiática 
 
Ainda que a palavra monção seja especificamente utilizada para designar os ventos sazonais do sul e sudeste 
da Ásia, existem outros locais onde se desenvolvem sistemas de circulação análogos. 
 
Nas latitudes baixas podem ser encontrados outros ventos, tipo monção, tais como: 
− Monção do Golfo da Guiné: devido ao sobreaquecimento das planícies centrais de África, o alísio de SE 
do Atlântico Sul é desviado para a direita no Golfo da Guiné, ao cruzar o Equador, produzindo nesta 
região, um vento S ou SW permanente, conhecido por monção Africana ou monção do Golfo da 
Guiné; 
− Monção do Mar Vermelho: o vento predominante do Mar Vermelho é de NNW, porémde Outubro a 
Maio, prevalece na parte sul a monção de SSE, causada pelo desvio, no Golfo de Áden, da monção de 
NE vinda do Oceano Índico. Na parte norte do Mar Vermelho mantém-se o vento NNW e na parte 
central forma-se uma zona de calmaria ou de ventos fracos; 
− Monção do Brasil: durante o Verão, no Hemisfério sul, forma-se na parte central do Brasil uma zona 
de baixas pressões que origina, em Setembro e Março, a monção de NE ao longo da costa, até ao Rio 
da Prata. Nos restantes meses do ano, prevalece o vento do quadrante sul. 
 
 
 
 
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OUTROS VENTOS LOCAIS 
 
Bora – Sopra do Ártico em direcção à Europa – É um vento frio e seco. 
 
Simum – Sopra do sul do Sahara em direcção ao norte – É um vento quente e seco. 
 
Siroco – Do norte da África (Sahara) em direcção ao sul da Europa – É um vento quente e seco. 
 
Minuano – Do deserto da Patagónia (Argentina), chegando ao Uruguai e ao sul do Brasil. Na Argentina 
recebe o nome de Pampero