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Climatologia Climatologia Renata dos Santos Galvão 2ª e di çã o Climatologia DIREÇÃO SUPERIOR Chanceler Joaquim de Oliveira Reitora Marlene Salgado de Oliveira Presidente da Mantenedora Wellington Salgado de Oliveira Pró-Reitor de Planejamento e Finanças Wellington Salgado de Oliveira Pró-Reitor de Organização e Desenvolvimento Jefferson Salgado de Oliveira Pró-Reitor Administrativo Wallace Salgado de Oliveira Pró-Reitora Acadêmica Jaina dos Santos Mello Ferreira Pró-Reitor de Extensão Manuel de Souza Esteves DEPARTAMENTO DE ENSINO A DISTÂNCIA Gerência Nacional do EAD Bruno Mello Ferreira Gestor Acadêmico Diogo Pereira da Silva FICHA TÉCNICA Texto: Renata dos Santos Galvão Revisão do Conteúdo: Agni Hévea dos Santos Revisão Ortográfica: Tatiane Rodrigues de Souza e Walter P. Valverde Júnior Projeto Gráfico e Editoração: Andreza Nacif, Antonia Machado, Eduardo Bordoni, Fabrício Ramos, Marcos Antonio Lima da Silva e Ruan Carlos Vieira Fausto Supervisão de Materiais Instrucionais: Janaina Gonçalves de Jesus Ilustração: Eduardo Bordoni e Fabrício Ramos Capa: Eduardo Bordoni e Fabrício Ramos COORDENAÇÃO GERAL: Departamento de Ensino a Distância Rua Marechal Deodoro 217, Centro, Niterói, RJ, CEP 24020-420 www.universo.edu.br Ficha catalográfica elaborada pela Biblioteca Universo - Campus Niterói Bibliotecária: Elizabeth Franco Martins – CRB 7/4990 © Departamento de Ensi no a Dist ância - Universidade Salgado de Oliveira Todos os direitos reservados. Nenhuma parte desta publicação pode ser reproduzida, arquivada ou transmitida de nenhuma forma ou por nenhum meio sem permissão expressa e por escrito da Associação Salgado de Oliveira de Educação e Cultura, mantenedora da Univer sidade Salgado de Oliveira (UNIVERSO). G182c Galvão, Renata dos Santos. Climatologia / Renata dos Santos Galvão ; revisão de Agni Hévea dos Santos e Tatiane Rodrigues de Souza. 2. ed. – Niterói, RJ: EAD/UNIVERSO, 2011. 126 p. : il. 1. Climatologia. 2. Homem - Influência sobre a natureza. 3. Atmosfera. 4. Educação à distância. I..Santos, Agni Hévea dos. II. Souza, Tatiane Rodrigues de. III. Título. CDD 551.5 Climatologia Palavra da Reitora Acompanhando as necessidades de um mundo cada vez mais complexo, exigente e necessitado de aprendizagem contínua, a Universidade Salgado de Oliveira (UNIVERSO) apresenta a UNIVERSOEAD, que reúne os diferentes segmentos do ensino a distância na universidade. Nosso programa foi desenvolvido segundo as diretrizes do MEC e baseado em experiências do gênero bem-sucedidas mundialmente. São inúmeras as vantagens de se estudar a distância e somente por meio dessa modalidade de ensino são sanadas as dificuldades de tempo e espaço presentes nos dias de hoje. O aluno tem a possibilidade de administrar seu próprio tempo e gerenciar seu estudo de acordo com sua disponibilidade, tornando-se responsável pela própria aprendizagem. O ensino a distância complementa os estudos presenciais à medida que permite que alunos e professores, fisicamente distanciados, possam estar a todo o momento, ligados por ferramentas de interação presentes na Internet através de nossa plataforma. Além disso, nosso material didático foi desenvolvido por professores especializados nessa modalidade de ensino, em que a clareza e objetividade são fundamentais para a perfeita compreensão dos conteúdos. A UNIVERSO tem uma história de sucesso no que diz respeito à educação a distância. Nossa experiência nos remete ao final da década de 80, com o bem- sucedido projeto Novo Saber. Hoje, oferece uma estrutura em constante processo de atualização, ampliando as possibilidades de acesso a cursos de atualização, graduação ou pós-graduação. Reafirmando seu compromisso com a excelência no ensino e compartilhando as novas tendências em educação, a UNIVERSO convida seu alunado a conhecer o programa e usufruir das vantagens que o estudar a distância proporciona. Seja bem-vindo à UNIVERSOEAD! Professora Marlene Salgado de Oliveira Reitora Climatologia Climatologia Sumário Apresentação da disciplina ................................................................................................ 07 Plano da disciplina .............................................................................................................. 09 Unidade 1 – Introdução a Climatologia ........................................................................... 13 Unidade 2 – A Atmosfera Terrestre e as Bases Dinâmicas de Circulação ................... 37 Unidade 3 – Classificações Climáticas .............................................................................. 67 Unidade 4 – O Homem e o Clima ...................................................................................... 93 Considerações finais ........................................................................................................... 115 Conhecendo as autoras ...................................................................................................... 117 Referências ........................................................................................................................... 119 Anexos ................................................................................................................................. 121 Climatologia 6 Climatologia 7 Apresentação da Disciplina Prezado aluno: Seja bem-vindo à disciplina de Climatologia. Antes de iniciarmos nossos estudos, é necessário entendermos um pouco o que vem a ser essa importante disciplina para a formação de profissionais nas áreas ligadas à Geografia. O clima influencia direta e indiretamente todas as atividades do homem na Terra (atividades agrícolas, econômicas, de lazer, turismo, etc.). Ele intervém na evolução das formas de relevo, na decomposição das rochas, na formação dos solos, no regime dos rios e das águas subterrâneas, no ritmo das atividades agrícolas, nos tipos de produtos cultivados, na arquitetura das construções, na saúde do homem, entre outros. Inicialmente, gostaríamos de esclarecer que o estudo da Climatologia irá ajudá-lo na compreensão de diversos fenômenos atmosféricos e suas repercussões no espaço geográfico. A partir de uma abordagem de conceitos básicos da Climatologia, estudaremos os elementos e os fatores responsáveis pelo clima de um determinado lugar. Assim, conseguiremos distinguir os principais tipos climáticos da Terra. Numa discussão bastante atual, veremos a influência das atividades humanas sobre o clima. Esperamos que tenha um excelente aproveitamento! Climatologia 8 Climatologia 9 Plano da Disciplina Esta disciplina fundamenta-se no estudo das noções básicas de Climatologia. Trata-se de uma disciplina fundamental na formação de profissionais que atuarão na área de Geografia, bem como daqueles que necessitarão da compreensão dos diversos fenômenos presentes na superfície da Terra. A disciplina foi dividida em quatro unidades, que estão subdivididas em tópicos, com o objetivo de facilitar a compreensão dos conteúdos. Sendo assim, faremos um pequeno resumo de cada unidade, enfatizando seus objetivos para que você tenha uma visão generalizada daquilo que irá estudar. Unidade 1: Introdução a Climatologia Na primeira unidade vamos estudar o alcance e fins da Climatologia. Tempo e clima: Qual a diferença? Os métodos de análise climatológica. Os elementos e os fatores do clima. Objetivos: Definir e conceituar Climatologia, mostrar seu campo de estudo e sua relação com a meteorologia e a Geografia. Diferenciar e conceituar clima e tempo. Mostrar os métodos da Climatologia separativa e da Climatologia sintética. Distinguiros elementos e os fatores geográficos do clima. Mostrar a ação dos diversos fatores geográficos nos elementos climáticos. Climatologia 10 Unidade 2 – A Atmosfera terrestre e as bases dinâmicas de circulação Na segunda unidade vamos estudar a atmosfera terrestre. As massas de ar e as frentes. Brisas e monções: sistemas de ventos. Influência das correntes marítimas El Niño e La Niña. Radiação solar e atmosférica. Umidade atmosférica. Nuvens. Precipitação. Objetivos: Compreender a atmosfera terrestre e sua importância para o clima. Entender as bases dinâmicas da circulação. Unidade 3: Classificações climáticas Na terceira unidade estudaremos os climas. Zonas climáticas - Straler. Como analisar um climograma. Os climas do Brasil. As classificações climáticas do estado do Rio de Janeiro. Objetivos: Identificar as características básicas das principais classificações climáticas do mundo. As características básicas das classificações climáticas do Brasil. Climatologia 11 Unidade 4: O Homem e o clima E para finalizar, estudaremos o comportamento do tempo e a vida nas cidades. Consequências da evolução do fenômeno urbano. Camada de ozônio. Chuvas ácidas. Efeito estufa. Protocolo de Kyoto. O clima pós-Copenhague. Objetivos: Relacionar as mudanças do clima com as atividades humanas após as Revoluções Industriais. Identificar os fenômenos atmosféricos urbanos. Compreender as influências antrópicas a nível global. Analisar os discursos políticos contidos nas agendas ambientais e suas repercussões técnico-científicas, econômicas e geopolíticas. Bons estudos. Climatologia 12 Climatologia 13 Introdução a Climatologia Alcance e fins da Climatologia. Os métodos de análise climatológica. Repercussões geográficas da forma e movimentos do planeta Terra: tempo e clima. Circulação geral da atmosfera e sua composição vertical – estratos e tipos de precipitações. Os elementos e os fatores do clima em diferentes escalas temporais e espaciais. Massas de ar e mecanismos de desenvolvimento frontal. 1 Climatologia 14 As dinâmicas climáticas são influenciadas e influenciadoras do nosso dia a dia. Mesmo os fenômenos ocorridos em períodos geológicos longínquos, dentre os quais destacam-se as glaciações, foram fundamentais ao processo de formação das rochas, dos solos, das jazidas carboníferas e da extinção ou adaptação de espécies vegetais e animais. O estudo da climatologia é, necessariamente, acompanhado da análise geográfica do relevo (geomorfologia) e sua repercussão na meteorologia, bem como da perspectiva biológica (ecologia) que auxilia na compreensão de suas resultantes. Dessa forma, faz-se necessário conhecermos alguns elementos básicos que vão nos ajudar no entendimento da disciplina. Objetivos da unidade: Dimensionar a climatologia a partir de seus conceitos fundantes, além de mostrar seu campo de estudo e sua relação com a meteorologia e a geografia. Identificar as diferenças conceituais, analíticas e de método entre clima e tempo. Abordar comparativamente os métodos da climatologia separativa e da climatologia sintética. Compreender o aquecimento diferencial da terra aos efeitos sobre os parâmetros atmosféricos. Analisar os elementos e os fatores geográficos do clima e suas influências na transformação da paisagem. Plano da unidade: Alcance e fins da Climatologia. Os métodos de análise climatológica. Repercussões geográficas da forma e movimentos do planeta Terra: tempo e clima. Circulação geral da atmosfera e sua composição vertical – estratos e tipos de precipitações. Os elementos e os fatores do clima em diferentes escalas temporais e espaciais. Massas de ar e mecanismos de desenvolvimento frontal. Climatologia 15 Alcance e fins da Climatologia Os processos atmosféricos influenciam os processos em outras partes do ambiente (biosfera, hidrosfera e litosfera). Os temas estudados pela climatologia estão intimamente relacionados com os acontecimentos da vida cotidiana. A partir dessa íntima relação com o relevo e suas formas geomorlógicas, a paisagem é transformada, dando origem a uma diversidade tanto de formas quanto de estruturas biológicas vegetais e animais que marcam a ecologia (TOLEDO et al., 2003). A climatologia possui a meteorologia como campo científico derivado que trata da dimensão física da atmosfera como fenômenos: raios, trovões, descargas elétricas, nuvens, composição físico-química do ar, previsão do tempo, etc. (MENDONÇA e DANNI-OLIVEIRA, 2007), ilustrados no esquema abaixo: Climatologia 16 A climatologia trabalha com dados que expressam as diferentes condições climáticas. Esses dados devem ser estabelecidos sobre cuidadosas observações praticadas durante um considerável período de tempo. Observações sobre temperatura, chuva e outros elementos climáticos, que constituem os primeiros materiais para esta ciência, têm sido verificadas e anotadas, sobretudo nos últimos 150 anos, em quase todos os países. IMPORTANTE O climatólogo necessita de, no mínimo, 30 anos de observações das condições do tempo de um determinado lugar para uma classificação climática. A Climatologia, genericamente, estuda a variação do tempo sobre determinado lugar, as propriedades e os fenômenos físicos da atmosfera em contato com a superfície terrestre. A Climatologia é ao mesmo tempo um ramo da Meteorologia e da Geografia física. Embora haja semelhança no conteúdo da Climatologia e da Meteorologia, elas se diferem quanto à metodologia adotada. A Meteorologia se dedica a descrever, explicar e prever os fenômenos. A Climatologia estuda os chamados elementos do clima (temperatura, pressão, nebulosidade, vento, precipitação) e fatores do clima (latitude, altitude, distância dos oceanos e terras, correntes marítimas, vegetação, tipos de solo, etc.), que, em conjunto, constituem o clima. Enquanto a Meteorologia é mais relacionada à Física, a Climatologia é intimamente conectada à Geografia (BLAIR, 1942). Climatologia 17 O relevo, a vegetação, os costumes dos habitantes, as arquiteturas das construções e as atividades dos homens devem estar de acordo com a temperatura, o regime de chuvas, etc. Os geógrafos interessam-se pelas consequências do clima na vida humana, mais do que as causas. A atitude do geógrafo se difere da do meteorologista, já que este último se dedica a converter as observações que verifica em dados referentes à temperatura, precipitação. O geógrafo se interessa em deduzir as respostas biológicas que correspondem àqueles dados (VIERS, 1975). Os dados podem ser considerados como um método abreviado muito conveniente para descrever as condições do meio climático e são de grande valor tanto para o meteorologista quanto para o geógrafo. No entanto, apesar de seu incontestável valor, se nos debruçássemos exclusivamente sobre eles, deixaríamos de considerar muitas noções importantes para o estudo de um clima, especialmente quando subestimamos o importante aspecto geográfico. Tempo e clima: Qual a diferença? O tempo atmosférico indica as condições de ar em um certo momento, ou seja, está relacionado a eventos que ocorrem em um curto período de algumas horas ou dias (LOUISVILLE, 1980; MAUNDER, 1989). O tempo meteorológico é extremamente variável: é um estado momentâneo da atmosfera sobre um dado lugar (MONTEIRO, 1991). A Terra gira em torno do próprio eixo, em um movimento de rotação de 24 horas, oferecendo uma face ao sol, enquanto a oposta está na escuridão, sem calor direto – o que faz os dias e as noites. Esse movimento é executado com uma inclinação de 23º 27’da Terra em seu eixo, o que faz a desigualdade desses dias e noites, produzindo as estações. “Essa inclinação, fato capital, deu razão ao nome clima,do grego, de klinein, inclinar” (PEIXOTO, 1938). Climatologia 18 A estação do ano é uma situação astronômica que resultou das diferentes posições da Terra em relação ao Sol, no percurso elíptico com duração um ano. Há uma sucessão de estações ao longo do ano que influenciam os tipos de tempo. Portanto, a estação do ano apresenta um conjunto de tipos de tempo típicos daquela época do ano, podendo, eventualmente, ter um ou outro tipo de tempo excepcional para aquele período. Por exemplo, imagine que no Rio de Janeiro, nos meses correspondentes ao verão, tivéssemos alguns dias de tempo frio. Embora nos meses de verão o tempo frio não seja frequente, pode ocorrer excepcionalmente. Clima é uma série de tipos de tempo que se sucedem regularmente num determinado local durante longos períodos (anos, décadas e séculos). Caracteriza- se o clima de um lugar a partir da análise de um grande número de dados referentes às condições do tempo que foram registrados e acumulados durante um longo período em estações meteorológicas (LOUISVILLE, 1980; MAUNDER, 1989). Portanto, podemos entender o tempo como o estado médio da atmosfera numa dada porção de tempo e em determinado lugar. Por outro lado, clima é a síntese do tempo num dado lugar durante um período de aproximadamente 30-35 anos. Dessa forma, o clima refere-se às características da atmosfera observadas continuamente durante um longo período. Em poucas palavras: enquanto o clima apresenta uma generalização, o tempo lida com eventos específicos.Enquanto o meteorologista emprega leis da física e técnicas matemáticas no estudo de processos atmosféricos, o climatólogo faz uso de técnicas estatísticas quando retira informações sobre o clima a partir de informações disponíveis sobre o tempo. Podemos dizer que o meteorologista estuda o tempo e o climatolólogo estuda o clima. O tempo e o clima podem juntos, ser considerados como uma consequência e uma demonstração da ação dos processos complexos na atmosfera, nos oceanos e na terra. (AYOADE, 1998). Climatologia 19 O tempo representa uma combinação passageira na atmosfera e o clima resulta de condições permanentes, durante um longo período. O clima é uma combinação de tendências estáveis dos elementos da atmosfera de um lugar. Por isto, o clima interessa mais diretamente ao geógrafo, pois apenas os estados atmosféricos duráveis criam ou condicionam um meio. Entretanto, vale lembrar que só se pode atingir seguramente a noção de clima a partir da noção de “tempo meteorológico”. Os Métodos de análise climatológica O Método Separativo ou Analítico O método separativo ou analítico é também chamado de método estático e consiste em registrar e analisar os elementos climáticos de um determinado lugar com o objetivo de calcular médias baseadas em longas séries de observação. Analisa isoladamente os elementos do clima, com dados fornecidos pelos postos meteorológicos. Existem duas lacunas do ponto de vista geográfico da climatologia separativa: - Perde o contato com a realidade por não levar em conta a interconexão verdadeira dos elementos. - Não explica a causa, isto é, a gênese do clima. O Método sintético ou dinâmico O método sintético ou dinâmico, ao invés de separar os elementos do tempo, os considera integralmente. Faz-se necessário identificar de onde provem à massa de ar, quanto tempo e onde ela estacionou, qual a sua trajetória, etc. Climatologia 20 Concluindo, o método sintético oferece maiores possibilidades ao estudo geográfico do clima. Os dois métodos (separativo e sintético) não são incompatíveis, ao contrário, cada um deles deve ser praticado conforme as circunstâncias e ambos se completam. Os elementos e os fatores do clima As condições atmosféricas em certo local e momento podem ser caracterizadas pela combinação dos elementos do tempo. Os elementos básicos do tempo são: pressão atmosférica, temperatura do ar, umidade relativa, chuva, nebulosidade e ventos, que agem de forma integrada (LOUISVILLE, 1980; NIMER, 1975). Além destes fatores, as correntes marítimas e a disposição do relevo (TEIXEIRA, et all 2003) são fundamentais elementos determinantes ao clima de um lugar. Pressão e temperatura O núcleo de alta pressão pode ser chamado também de anticiclone. Neste caso, o ar (frio) se comprime e tende a descer em direção à superfície terrestre, havendo saída de ar para outras áreas (divergência). O núcleo de baixa pressão também é chamado de ciclone. O ar da baixa pressão (quente) é menos denso, tende a elevar-se e convergir (convergência). Climatologia 21 Representação na carta do tempo das zonas de alta e baixa pressão e esquema da circulação do ar em zonas de alta e baixa pressão. A temperatura da superfície terrestre e do ar próximo a ela é um fator importantíssimo para a distribuição da vida animal e vegetal. A temperatura das superfícies terrestres e aquáticas é diretamente relacionada à temperatura do ar, há uma troca mútua de calor entre elas. Umidade relativa Existe, na atmosfera, água na forma de vapor. A condensação desse vapor origina fenômenos do tempo, como por exemplo: nuvens, nevoeiro, orvalho, etc. Existe também um limite para a quantidade de vapor de água que determinado volume de ar pode conter a certa temperatura. Quando tal limite é alcançado, diz- se que o ar está saturado e podem ocorrer precipitações como chuva ou neve. O ar quente suporta mais vapor que o ar frio. A quantidade de vapor de água correspondente ao volume e à temperatura do ar é expressa em porcentagem: umidade relativa. O ar está saturado quando a umidade relativa chega a 100%. Climatologia 22 Chuvas A condensação das moléculas de água suspensas na atmosfera origina as chuvas (figura 2). O registro dos dados do total das chuvas pode ser feito observando-se a quantidade de água acumulada num período de 24 horas no pluviômetro, geralmente obtidos em estação meteorológica a partir de pluviômetros – aparelho medidor em mm – e apresentados na forma de um climograma. Climatologia 23 Estação Meteorológica Climatologia 24 Nebulosidade A nebulosidade está ligada às condições de cobertura do céu: claro, parcialmente encoberto ou totalmente encoberto. A condensação do vapor de água na atmosfera dá origem às nuvens de diversos tipos, das quais se destacam a cirros, estratos, nimbos e cúmulos. A nebulosidade está diretamente relacionada às massas de ar na medida em que ocorre deslocamento de frentes (frias e quentes) gerando maior intensidade de ventos e chuvas. Ventos Os dados da direção dos ventos são indicados pelas siglas dos pontos cardeais e colaterais e podem ser representados por seta. Por exemplo: se um vento sopra do quadrante sul pode-se usar como representação uma seta como a seguinte. O sistema atmosférico, do qual os ventos são elementos essenciais, é composto por massas de ar que se caracterizam quanto à temperatura e umidades. Os deslocamentos das massas de ar geram trocas térmicas entre áreas de baixa e alta pressão atmosférica e os seus ventos – chamados de alísios – buscam as latitudes menores. Climatologia 25 IMPORTANTE Massas de ar Uma grande porção da atmosfera que ao se deslocar modifica o tempo de uma região. Possuem uma simbologia definida quanto suas características: Pressão atmosférica Corresponde à força provocada pelo peso do ar, quanto maior a temperatura do ar, maior a concentração de moléculas por metro cúbico de ar e, portanto, maior a pressão atmosférica. Os elementos do tempo são resultantes da ação recíproca de diversos fatores ou causas determinantes, como por exemplo: a latitude, altitude, distância do mar, relevo, tipo de solo, vegetação, etc (NIMER, 1975). Não é fácil a distinção entre os elementos e os fatoresdo clima. Deve-se considerar que a ação dos elementos do clima está sujeita as interferências dos fatores geográficos e biológicos, conforme ilustrado abaixo: Latitude É o primeiro fator que se deve considerar ao determinar zonas climáticas, visto que o sol é a única fonte de calor em quantidade considerável. O efeito do sol é maior quanto mais seus raios incidem perpendicularmente. Climatologia 26 Altitude A altura sobre o nível do mar exerce uma profunda ação no clima, em muitos aspectos é parecida com o aumento da latitude. Alguns dos efeitos mais importantes que exerce a altitude são: a diminuição da temperatura média e o aumento da precipitação. Tais características são justificadas pelo fato de o aquecimento da Terra se de baixo para cima, ou seja: a irradiação solar ou refração dos raios solares é o responsável pela temperatura no relevo, ao passo que o aumento das precipitações em altitude se deve ao bloqueio e retenção das massas úmidas (chuvas orográficas). Distância do mar Depois da variação da insolação com a latitude, a distribuição de terras e mares constitui um importante determinante do clima. A água conserva mais calor que a terra. É mais lenta para aquecer, mas também mais lenta para esfriar. Ela exerce uma influência moderadora na temperatura, que se estende, às vezes, até lugares distantes no interior dos continentes. Climatologia 27 Solo A formação geológica e a composição do solo configuram também menores fatores que determinam o clima. As superfícies de cores escuras absorvem mais raios de sol que as de cores claras e são geralmente mais quentes durante o dia, aquecendo o ar situado acima delas. A capacidade de materiais em refletir os raios solares chamamos de albedo: corpos escuros possuem baixo nível de reflexão, portanto, baixo albedo. Ao passo que os corpos claros são altamente reflexivos e dotados de albedo alto. Além da coloração dos materiais, a textura ou granulometria destes condiciona a uma maior ou menor absorção de calor: os terrenos secos, como as areias, têm um calor específico baixo e variam rapidamente de temperatura, enquanto que os terrenos úmidos, como os argilosos, retêm umidade e tendem a conservar o calor e o frio. Vegetação O clima é o principal determinante do tipo de vegetação. A presença de florestas ou pastagens, por exemplo, influencia a quantidade de chuva e a vegetação, por sua vez, age poderosamente sobre o clima. Tenhamos como exemplo a densa vegetação das florestas tropicais que com sua enorme evapotranspiração, aumenta a umidade do ar e facilita a chuva. De um lado as florestas influem na temperatura e de outro interrompem os ventos. Além da umidade liberada, a vegetação atua na retenção de gases estufa (dióxido de carbono) e elementos químicos dispersos na atmosfera por meio de uma “ciclagem” de nutrientes que envolvem o solo e seus elementos bióticos e abióticos (ODUM, 1969). Contudo, sua capacidade de conversão da radiação solar através da fotossíntese em energia ao seu metabolismo – crescimento da espécie vegetal – é tida como importante mecanismo de controle do clima local. Em função da combinação dos elementos e fatores do clima, cada tipo climático possui características próprias, capazes de determinar consequências peculiares que condicionam tanto a paisagem física e biológica como as próprias atividades do homem. Climatologia 28 Correntes marítimas A dinâmica que movem estes verdadeiros “rios” de água salgada meios aos oceanos é decorrente das condições térmicas e de pressão das latitudes onde são geradas: se advém dos polos são frias e alteram o clima das regiões continentais por onde passam – a exemplo da corrente de Humboldt ao passar pelo Chile. Dessa forma, são capazes de levar umidade, calor, precipitação ou estiagem. Relevo A disposição do relevo possui uma direta influência nas condições climáticas, já pode obstruir a circulação das massas de ar ou interferir na temperatura e umidade do ar em grandes altitudes. Geralmente o relevo exposto para o litoral possui maior índice de umidade e precipitações dàqueles com sua face voltadas para o continente. Aqui encerramos esta unidade. A seguir, você encontrará sugestões importantes para contextualização e aprofundamento do que acabou de estudar. Aproveite! Nesta unidade você estudou o que é Climatologia, aprendeu a diferenciar clima e tempo e a identificar os elementos e os fatores do clima. Na próxima, estudaremos a atmosfera terrestre e as bases dinâmicas de circulação. Climatologia 29 LEITURA COMPLEMENTAR Aprofunde seus conhecimentos lendo: DREW, D. Processos interativos homem-meio ambiente. 6ª edição. Rio de Janeiro. Bertrand, 2005. VIERS, G. Climatologia. Barcelona. Oikos-Tau, 1975. É HORA DE SE AVALIAR! Lembre-se de realizar as atividades desta unidade de estudo. Elas irão ajudá-lo a fixar o conteúdo, além de proporcionar sua autonomia no processo de ensino-aprendizagem. Climatologia 30 Exercícios – Unidade 1 1) Leia com atenção os itens abaixo, classifique-os em (C) certo ou (E) errado. Em seguida escolha a alternativa adequada. I - O conceito de tempo refere-se às características gerais dos elementos e propriedades da atmosfera observadas durante um longo período de análise. II - Clima constitui a sucessão habitual do tempo em um lugar durante um longo período permitindo identificar os padrões gerais de distribuição da temperatura, pluviosidade, deslocamento de massas de ar, entre outros fatores. III - A meteorologia é a ciência que estuda a atmosfera e também valoriza a interdisciplinaridade, visto que necessita de conhecimentos da Geografia, da Física e da Química de maneira integrada. IV - O tempo constitui um estado momentâneo das condições atmosféricas como temperatura, umidade e nebulosidade. V - Uma das atribuições da Climatologia é o estudo das características dos diferentes tipos de clima existentes no mundo e no Brasil. Pode-se afirmar que estão corretas: a) Somente I e III. b) Somente II, III e IV. c) Somente III, IV e V. d) Somente II, III, IV e V. e) Somente I, II, III, IV e V. Climatologia 31 2) De acordo com o esquema abaixo, podemos afirmar que: a) o centro de alta pressão está em A. b) o centro de alta pressão está em A e B. c) o centro de alta pressão está em B. d) o centro de baixa pressão está em A e B. e) o centro de baixa pressão está em B. 3) “Quito (Equador), situada bem próxima à linha do Equador, possui temperaturas médias semelhantes ao clima ameno de Paris (França), situada em plena zona temperada.” A afirmativa pode ser explicada pela influência da: a) Maritimidade. b) Latitude. c) Altitude. d) Continentalidade. e) Vegetação. Climatologia 32 4) Sabe-se que a pressão atmosférica, à superfície da terra é, em média, de 1015 mb. As zonas com níveis superiores à média são chamadas de ALTA PRESSÃO e as zonas com níveis inferiores à média são chamadas de BAIXA PRESSÃO, como nos exemplos a seguir: ZONA 1 Anticiclone; 1030 mb; ar descendente das altas camadas atmosféricas em direção a solo. ZONA 2 Depressão atmosférica; 985 mb; ar ascendente da superfície em direção às altas camadas. Com base nas informações acima, é correto afirmar que: a) os ventos tendem a sair da zona 1, direcionando-se para a zona 2. b) falta uma informação fundamental – a umidade – para definir a direção dos ventos. c) os ventos podem tomar a direção de 2 para 1 ou 1 para 2, de acordo com os hemisférios. d) os ventos tendem a sair da zona 2, direcionando-se para a zona 1. e) as informações apresentadas são insuficientes para definir a direção dos ventos. Climatologia 33 5) “A latitude é inversamente proporcional à temperatura”A alternativa que melhor explica a afirmação acima, está em: a) As altitudes baixas (0° Equador) estão mais próximas do sol e, portanto, é a zona de maior aquecimento; b) As regiões polares (elevadas latitudes) são pouco aquecidas pelo sol. c) As linhas do Equador, trópico de Câncer e Capricórnio são pontos quentes aquecidos pelo magma. d) A zona intertropical (entre as latitudes médias 30°) destaca-se pela alta amplitude térmica. e) As regiões polares (latitudes baixas) são distantes das regiões de maior radiação solar. 6) O ramo da Geofísica que estuda os fenômenos que ocorrem na atmosfera chama-se: a) Hidrologia. b) Aeronomia. c) Meteorologia. d) Aeromia planetária. e) Astronomia. Climatologia 34 7) Observe a figura a seguir: As diferenças climáticas entre as áreas A e B do mapa são explicadas, principalmente, pela (s): a) Correntes marítimas e continentalidade. b) Altitude e latitude. c) Continentalidade e maritimidade. d) Latitude e corrente marítimas. e) El Niño e relevo. Climatologia 35 8) Dentre os principais fatores climáticos estão: a) a temperatura e a umidade. b) a latitude, a proximidade ou o afastamento do mar e o relevo. c) a temperatura e a latitude. d) a proximidade ou o afastamento do mar e a temperatura. e) nenhuma das respostas anteriores. 9 ) Explique a influência da latitude na temperatura do ar. Climatologia 36 10 ) Observe a imagem abaixo: Explique como a cobertura da vegetação pode influenciar na no clima de uma localidade? Climatologia 37 A atmosfera terrestre e as bases dinâmicas de circulação A atmosfera terrestre. As massas de ar e as frentes. Brisas e monções: sistemas de ventos. Brisas marítimas e brisas terrestres. Radiação solar. Radiação atmosférica. Umidade atmosférica. Nuvens. Precipitação. 2 Climatologia 38 Caro aluno, iniciaremos agora nossos estudos sobre a atmosfera terrestre e os principais eventos que nela ocorrem e as bases dinâmicas de circulação. Objetivos da unidade Estudar a atmosfera terrestre e sua importância para o clima. Contextualizar o fluxo de correntes marítimas na influência do clima. Entender as bases dinâmicas da circulação. Plano da unidade A atmosfera terrestre. As massas de ar e as frentes. Brisas e monções: sistemas de ventos. Brisas marítimas e brisas terrestres. Radiação solar. Radiação atmosférica. Umidade atmosférica. Nuvens. Precipitação. Climatologia 39 A atmosfera terrestre A atmosfera é composta por uma fina camada de gases sem cheiro, cor ou gosto, que se concentra junto à superfície terrestre pela força da gravidade. Ela rodeia e protege a Terra, impedindo que sua superfície seja afetada por fenômenos cósmicos que poderiam destruir grande parte da vida do planeta. Entre os gases mais importantes na composição da atmosfera estão o nitrogênio (78,08%), o oxigênio (20,94%), o argônio (0,93%), o dióxido de carbono (0,03% - variável) e o ozônio (0,00006%). Esses gases se tornam rarefeitos e desaparecem com a altitude. A quantidade de vapor d’água na atmosfera está intimamente relacionada com a temperatura do ar e a disponibilidade de água na superfície. Estrutura da atmosfera A atmosfera está estruturada em três camadas relativamente quentes, intercaladas por duas relativamente frias. É estruturada por cinco camadas: Exosfera, Termosfera, Mesosfera, Estratosfera e Troposfera: Camada Altitude Principais características Exosfera Acima de 600 km Zona de rarefação. Temperaturas elevadas. Junto com a ionosfera e mesosfera, forma a atmosfera superior. Termosfera ou Ionosfera 80 a 600km Zona de partículas ionizadas. Reflexão de ondas radiofônicas. Elevação de temperatura decorrente da absorção de parcelas de radiação solar – raios X, gama e ultravioleta. Mesosfera 50 a 80 km Zona de rarefação que leva a uma queda de temperatura. A grande rarefação diminui a capacidade de seus gases em reterem energia solar. Estratosfera 12 a 50 km A temperatura aumenta com a altitude devido à presença de grande parte do ozônio atmosférico total. Junto com a troposfera, constitui a atmosfera inferior. Troposfera Até 12 km Onde ocorrem os fenômenos meteorológicos e são estabelecidas às condições de tempo. Por isso, é de importância direta para o homem. A temperatura diminui, em média, 6,5º C por quilômetro. Climatologia 40 A humanidade habita a parte mais densa da atmosfera onde os gases estão em constante movimento. A baixa atmosfera — chamada de troposfera — tem um papel importantíssimo no desenvolvimento da vida, na evolução das formas do relevo, na existência de superfícies secas e úmidas, etc. É na troposfera que se desenvolve a maioria dos fenômenos que interessam ao tempo e ao clima. As massas de ar e as frentes Nenhum fenômeno da natureza pode ser compreendido isoladamente. Qualquer acontecimento natural deve ser analisado e justificado considerando-se sua ligação com os demais acontecimentos. A vegetação, por exemplo, não será bem estudada se considerada isolada do clima que a domina. Da mesma maneira, o clima não pode ser explicado sem o conhecimento do seu mais importante fator: as massas de ar (NIMER, 1979). As massas de ar e as frentes são fundamentais para explicar o comportamento do tempo. Na terra, existem grandes extensões de superfícies homogêneas constituídas pelas regiões polares cobertas de gelo, áreas marítimas quentes ou frias, regiões desérticas, etc. Se o ar permanecer estacionário durante um período de tempo sobre tais superfícies homogêneas, haverá a formação de massas de ar influenciadas pelas características da superfície de contato. Por exemplo: algumas massas de ar fria são formadas nas regiões árticas e antárticas, enquanto massas quentes se formam em regiões tropicais. Cada uma dessas massas poderá ser úmida ou seca de acordo com as características da área-fonte (marítima ou continental). Além disso, as características das massas de ar se modificam durante seus deslocamentos. Climatologia 41 A formação de uma massa de ar ocorre nos grandes centros de alta pressão (anticiclones), nas regiões polares e nas subtropicais do globo. Estas são as principais áreas-fonte de massas de ar e nelas o tempo é frequentemente firme ou estável. O sistema atmosférico, do qual os ventos são elementos essenciais, é composto por massas de ar que se caracterizam quanto a temperatura e umidades. Os deslocamentos das massas de ar geram trocas térmicas entre áreas de baixa e alta pressão atmosférica e os seus ventos – chamados de alísios – buscam as latitudes menores, conforme as ilustrações abaixo: Circulação dos ventos alísios de alta para baixa pressão Deslocamento dos ventos alísios de acordo com a pressão atmosférica. Os centros de baixa pressão (ciclones) são comuns nas regiões equatoriais e nas subpolares. Essas regiões são zonas de atração de massas de ar, estando sujeitas à formação de frentes. As frentes ou fenômenos frontais são resultantes do encontro de massas de ar de características distintas. Onde elas ocorrem o ar é muito agitado e o tempo é instável. Climatologia 42 As frentes se formam principalmente entre as latitudes de 35º e 60º de ambos os hemisférios, onde se chocam as massas quentes provenientes da zona intertropical e as massas frias das zonas extratropicais. A nebulosidade está diretamente relacionada às massas de ar na medida em que ocorre deslocamento de frentes (frias e quentes) gerando maior intensidade de ventos e chuvas. Nas zonas de baixas latitudes, próximas ao Equador, o contraste entre as massas de ar não é tão acentuado,já que são áreas onde apenas converge o ar quente, proveniente nos dois hemisférios. Também ocorrem aí fenômenos como agitação do ar e chuvas. Porém, como as diferenças entre as massas de ar não são muito evidentes (como as diferenças que ocorrem nas latitudes médias) esse encontro não é chamado de frente, mas sim de convergência intertropical (CIT). As massas de ar formadas nos centros de alta pressão são atraídas pelos centros de baixa pressão. Quando as pressões estão em baixa, em qualquer lugar da Terra, poderá indicar que a região será transformada em palco de um conflito entre as massas de ar de procedências e características diferentes. Haverá entre elas uma superfície de separação onde ocorre o choque, ou seja, a frente (LOUISVILLE, 1980). A frente afeta também uma faixa anterior e posterior a ela. Climatologia 43 Após sua formação em uma área-fonte, as massas de ar podem deslocar-se, empurrar umas às outras e alcançar regiões geográficas distantes, para onde levam as características de suas longínquas áreas de origem. Como exemplo, temos a “friagem” que chega à Amazônia Ocidental. O jogo estacional das massas de ar e das frentes Os movimentos das massas de ar controlam o ritmo climático de cada lugar e determinam a sucessão habitual dos tipos de tempo. Os deslocamentos das massas de ar têm intensidades, direções e efeitos específicos nas diversas estações do ano. Identifica-se este processo sazonal na região intertropical a partir de suas zonas de insolação, onde oscilam ora entre as reduzidas ou elevadas temperaturas dos meses do inverno e verão (solstícios), ora entre as semelhantes médias dos meses de primavera e outono (equinócios). Os climas tropicais possuem elevadas temperaturas médias anuais e menores amplitudes térmicas anuais do globo, o que não ocorre nas zonas temperadas e glaciais onde há elevadas amplitudes térmicas anuais associadas às amenas temperaturas. Climatologia 44 Verão O sol incide perpendicularmente sobre o Trópico de Capricórnio no solstício de verão do hemisfério sul, no mês de dezembro. Predomínio da maior duração do dia à medida que se aumentam as linhas latitudinais do hemisfério sul. O hemisfério sul é fortemente aquecido, o que determina o predomínio da atuação de massas quentes. A CIT ondula ao sul do Equador e afeta a Amazônia e o Nordeste ocidental. Caso a CIT alcance o sertão semi-árido, poderão ocorrer chuvas. A massa quente e úmida que se forma no anticiclone dos Açores, no hemisfério norte, poderá penetrar pelo norte do Brasil. A massa equatorial Continental (MEC) e Tropical Continental (MTC) deslocam-se periodicamente de suas áreas-fonte e atingem o sul do país. As invasões polares são menos frequentes e menos potentes, limitadas ao sul do Brasil. Climatologia 45 Inverno O sol incide perpendicularmente sobre o Trópico de Câncer no solstício de inverno do hemisfério sul, no mês de junho. Premonínio de uma maior duração da noite à medida que se aumentam as latitudes no hemisfério sul. As noites têm uma duração maior no hemisfério sul e há uma longa noite hibernal na Antártida, onde o ar frio se acumula. As massas polares invadem com vigor a América do sul e fazem com que a ação das massas quentes recue para latitudes mais baixas (ao norte do continente). A CIT se mantém ao norte da linha equatorial. As frentes frias podem atingir a Amazônia Ocidental e provocar a “friagem” e também o litoral do Nordeste Oriental e ocasionar fortes chuvas. As massas tropicais são menos úmidas nesta época (menor evaporação) e, ao encontrarem a superfície continental menos aquecida, proporcionam tempo estável e firme. Primavera e outono Representam situações de transição entre o verão e o inverno com predomínio dos equinócios (ambos os hemisférios) que confere temperaturas médias similares e pequena variação de duração entre dias e noites. Climatologia 46 Brisas e monções: sistemas de ventos O comportamento distinto entre mares e terras no que se refere às variações de temperatura ocasiona uma diferença de pressão que produz ventos periódicos denominados brisas marítimas e terrestres e anuais denominados monções. Para estudar a atmosfera segundo uma concepção dinâmica é preciso levar em conta, primeiramente, os mecanismos de circulação associados às termodinâmicas da superfície marítimas e terrestres e dos hemisférios Norte e Sul. Brisas marítimas e brisas terrestres O aquecimento do continente durante o dia forma uma corrente de ar ascendente e um aporte de ar marítimo, ao passo que o esfriamento do mesmo ar situado sobre o continente durante a noite provoca uma descida que causa a expulsão de ar em direção ao mar. As brisas marítimas e terrestres são mais marcantes e regulares quando as mudanças de temperatura são mais frequentes e especialmente nos climas equatoriais. Em outras áreas, então, ocorrem de forma muito irregular e menos frequentemente. Isso acontece porque esses sistemas de ventos tendem a serem encobertos por outros sistemas meteorológicos, mas nos trópicos os sistemas de ventos diurnos assumem alguma importância, na ausência de frentes frias, tão comuns na região temperada (AYOADE, 1998). Estes dois principais tipos de sistemas de ventos diurnos (brisas terrestres e marítimas) ocorrem mais conhecidamente ao longo da costa, mas também ocorrem perto de grandes lagos ou de outras grandes massas aquosas. Climatologia 47 Portanto, as brisas terrestres e marítimas não se limitam aos trópicos. São causadas pelas diferenças térmicas entre a superfície terrestre e a superfície aquática. Durante o dia, a terra se aquece mais rapidamente do que a superfície aquática. Uma baixa térmica local desenvolve-se sobre o continente, com ventos soprando do mar para a terra. Essa é a brisa marítima. À noite, a terra se esfria rapidamente, enquanto o mar permanece quente; o gradiente de pressão é, dessa forma, invertido e o vento passa a soprar da terra em direção ao mar. Esta é a brisa terrestre (AYOADE,Ibid). Climatologia 48 Monção Do mesmo modo como o curso diário da temperatura origina as brisas marítimas e terrestres, a variação durante o ano origina ventos do continente no inverno e de mar no verão: as monções. Quase toda a extensão de terra de grande dimensão está sujeita a uma considerável variação anual de temperatura, o que origina uma monção. Mudanças sazonais na circulação da atmosfera tropical são muito pequenas sobre os grandes oceanos, mas grandes sobre os continentes e mares adjacentes. Isto ocorre porque os continentes, em virtude de suas diferentes características térmicas, produzem variações térmicas sazonais muito maiores do que os oceanos. No verão, os continentes são transformados em centros de baixa pressão, enquanto, no inverno, eles são relativamente frios se comparados com os oceanos quentes. Os continentes tropicais e os oceanos que os circundam experimentam, então, uma inversão sazonal na direção do vento, conhecida como “monção”. A causa básica e essencial da monção é o aquecimento diferencial de grandes áreas continentais e oceânicas, variando com a estação. As monções têm sido consideradas, por alguns, como brisas terrestres e marítimas nas escalas continentais e sazonais (AYOADE, 1998). Corrente marítimas No interior dos oceanos, existem porções de água que se deslocam continuadamente na mesma direção e semelhante velocidade, como se fossem rios resultantes da ação dos ventos constantes e do movimento de rotação da terra. As correntes marítimas distinguem-se das águas dos oceanos que a circundam devido à temperatura e salinidade distinta. Dessa forma, na região equatorial, os ventos alísios de Nordeste e de Sudeste conduzem as correntes de Leste para o Oeste. Climatologia49 Os tipos de correntes estão associados às localidades de formação – latitudes médias – e subdividem-se em correntes quentes e frias (BLAIR, 1942): Correntes quentes: originam-se nas latitudes médias e deslocam-se de leste para oeste contribuindo para amenizar as baixas temperaturas de áreas temperadas ou durante o período de inverno. Correntes frias: originam-se nos polos Ártico ou Antártico e encaminham-se em direção à linha do Equador. São responsáveis por suavizar temperaturas elevadas em países tropicais Além de exercerem influência no clima das áreas que “banham”, as correntes marítimas, geralmente frias, contribuem para tornar alguns lugares piscosos – ao transportar plânctons e minúsculos animais ou vegetais que atraem cardumes. El Niño e La Niña Um componente do sistema climático da terra é representado pela interação entre a superfície dos oceanos da baixa atmosfera adjacente a ele. Os processos de troca de energia e umidade entre eles determinam o comportamento do clima, e alterações destes processos podem afetar o clima regional e global. El Niño representa o aquecimento anormal das águas superficiais e subsuperficiais do Oceano Pacífico Equatorial. A palavra El Niño é derivada do espanhol e refere-se à presença de águas quentes que todos os anos aparecem na costa Norte do Peru na época de Natal. Os pescadores do Peru e Equador chamaram a esta presença de águas mais quentes de Corriente de El Niño em referência ao Niño Jesus ou Menino Jesus. Climatologia 50 Na atualidade, as anomalias do sistema climático que são mundialmente conhecidas como El Niño e La Niña representam uma alteração do sistema oceano-atmosfera no Oceano Pacífico tropical e que tem consequências no tempo e no clima em todo o planeta. Nesta definição, considera-se não somente a presença das águas quentes da Corriente El Niño, mas também as mudanças na atmosfera próximas à superfície do oceano, com o enfraquecimento dos ventos alísios (que sopram de leste para oeste) na região equatorial. Com esse aquecimento do oceano e com o enfraquecimento dos ventos, começam a ser observadas mudanças da circulação da atmosfera nos níveis baixos e altos, determinando mudanças nos padrões de transporte de umidade e, portanto, variações na distribuição das chuvas em regiões tropicais e de latitudes médias e altas. Em algumas regiões do globo, também são observados aumento ou queda de temperatura. (OLIVEIRA. 1999. (Falta pág.) Contudo, a razão dessa mudança na intensidade dos ventos alísios ainda é uma incógnita. Pesquisadores associavam o fenômeno El Niño às elevações do aquecimento global, porém a ocorrência de seu fenômeno oposto – La Niña – essa tese deixou de ser a principal opção: as pesquisas em andamento não chegaram a uma explicação conclusiva. Então: Em condições normais: as águas do Pacífico Oriental são mais quentes, devido aos ventos alísios que sopram de leste para oeste, que acumulam as águas superficiais (quentes) nessa região e trazem à superfície da América do Sul águas mais frias de profundidade. Desse modo, se dá o fenômeno de ressurgência. Ressurgência: quando as águas frias afloram junto à costa Oeste da América do Sul, trazendo nutrientes para os peixes. Climatologia 51 Durante o El Niño: os ventos mudam de sentido, agora sopram de oeste para leste, deixando as águas mais quentes próximas da América do Sul. Durante o La Niña: as condições normais descritas acima são mais intensas. As águas quentes vão ficar represadas no Pacífico, gerando uma evaporação maior e aumentando o volume de chuvas na região. Radiação solar A quantidade de radiação solar que incide sobre o topo da atmosfera terrestre depende basicamente de três fatores: o período do ano, o período do dia e da latitude. As variações na distância da Terra para o sol afetam a quantidade de energia solar refletida. A altitude do sol normalmente diminui com o aumento da latitude já que os raios solares incidem na Terra mais perpendicularmente nas proximidades do Equador e são mais inclinados nas altas latitudes. A duração do dia oscila com a latitude e com as estações do ano. A duração dos dias e das noites é praticamente igual ao longo do ano na zona Equatorial. Dependendo da estação, há aumento ou diminuição da duração do dia com o aumento da latitude. No verão, por exemplo, a duração do dia aumenta do Equador em direção ao polo Sul. Entre o Círculo Polar Ártico e o polo Norte, o dia dura 24 horas. Durante o solstício de inverno do hemisfério Norte ocorre o inverso. A duração do dia aumenta em direção ao polo Sul, mas diminui em direção ao polo Norte. Também entre o Círculo Polar Antártico e o polo Sul, o dia dura 24 horas, enquanto em locais de latitude semelhante no hemisfério Norte a duração da noite é de 24 horas. (AYOADE, 1998, p. 26-27). Climatologia 52 O padrão de distribuição da insolação pode ser alterado sobre a superfície terrestre, por causa do efeito da atmosfera, que absorve, reflete, difunde e reirradia a energia solar. A cobertura das nuvens bloqueia a penetração da insolação. A radiação é refletida pela superfície terrestre. Os valores de albedo variam com o tipo de superfície. De um modo geral, superfícies secas ou de cores claras refletem mais radiação que superfícies úmidas ou de cores escuras. Outros fatores influenciam a distribuição da insolação sobre a superfície da Terra: a distribuição, elevação e aspecto das superfícies terrestres e aquáticas. A terra e a água apresentam propriedades térmicas distintas e reagem de maneira diferente à insolação. A água se aquece e se resfria mais devagar que o solo, tendendo a armazenar calor. Já a terra devolve o calor mais rapidamente à atmosfera. Tais diferenças nas propriedades térmicas das superfícies terrestres e aquáticas ajudam a criar o chamado efeito de continentalidade. Elas são responsáveis também pelas brisas terrestres e marítimas em áreas costeiras. Albedo: proporção de radiação incidente refletida pela superfície. Este índice de reflexão da superfície varia de acordo com as características de cor ou textura dos materiais: menor albedo para materiais rígidos e esculo (asfalto) e maior albedo para materiais de baixa densidade e claros (neve). Climatologia 53 Radiação atmosférica A atmosfera age como o vidro de uma estufa: a radiação solar consegue entrar, mas impede que a radiação terrestre saia para o espaço. Este fenômeno ocorre graças aos gases como o carbono, que existem naturalmente na atmosfera e formam uma redoma protetora que impede a dissipação para o espaço da radiação vinda do sol. Contudo, o aumento anormal da concentração desses gases “estufa” em decorrência das atividades humanas (queimadas e uso de combustíveis fósseis) tem gerado alterações globais significativas. Umidade atmosférica Meteorologistas e climatólogos interessam-se pela quantidade e distribuição no tempo e no espaço do vapor d’água. Dentre os diversos motivos desse interesse, estão: o vapor d’água ser a origem de todas as formas de condensação e precipitação (indica a capacidade da atmosfera de produzir precipitação) e poder absorver tanto a radiação solar quanto a terrestre (desempenha o papel de regulador térmico e exerce grande efeito sobre a temperatura do ar). “Umidade é o termo usado para descrever a quantidade de vapor d’água contido na atmosfera” (AYOADE, 1998, p. 138). É preciso ressaltar que a umidade não abarca a água na forma líquida nem na sólida. O vapor d’água na atmosfera tem origem pela evaporação e está concentrado nas camadas baixas da atmosfera. Climatologia 54 Os índices de umidade mais utilizados para medir o conteúdo de umidade atmosférica são: Umidade absoluta: é a massa total de água num dado volume de ar (expressoem g/m3 de ar). Umidade relativa: é a razão entre o conteúdo real de umidade de uma amostra de ar e a quantidade de umidade que o mesmo volume de ar pode conservar na mesma temperatura e pressão quando saturado — expressa em porcentagem. (AYOADE, Ibid.). Nuvens As nuvens são agregadas de gotículas de água extremamente pequenas, de cristais de gelo, ou uma mistura dos dois, com suas bases acima da superfície terrestre. As nuvens são formadas fundamentalmente devido ao movimento vertical de ar úmido como na convecção. Os dois critérios que normalmente são classificadas as nuvens são, segundo AYOADE (1998): O aspecto, a estrutura e forma ou aparência da nuvem. A altura na qual a nuvem ocorre na atmosfera. Dessa forma, a tipologia das nuvens obedece à intensidade com que os movimentos ascensionais desencadeiam os processos convectivos, frontais ou orográficos e, sobretudo, de acordo com a altura de suas bases em relação ao nível do solo determina as nuvens altas, nuvens médias e nuvens baixas (MENDONÇA & DANNI-OLIVEIRA, 2000): Climatologia 55 1. Altas: suas bases estão situadas a 7 km da superfície, correspondem às nuvens do tipo Cirrus compostas por cristais de gelo ou água super- refriada – cirrus e cirrocumulus. 2. Médias: suas bases situam-se entre 2 e 7 km de altura, sua composição essencial é a água associadas ao mau tempo – altocumulus e altostratus. 3. Baixas: suas bases estão abaixo de 2k. Incluem-se na família as Nimbostratus que causam chuvas intensas – cumulus, stratocumulus e stratus. Climatologia 56 Precipitação A meteorologia utiliza o termo “precipitação” para designar qualquer deposição em forma líquida ou sólida vinda da atmosfera. Seguindo esta idéia, precipitação se refere às variadas formas líquidas e congeladas de água: chuva, neve, granizo, orvalho, geada e nevoeiro. Entretanto, apenas a chuva e a neve realmente contribuem para os totais de precipitação. Tipos de precipitação É comum classificar a precipitação em três tipos, baseando-se pela maneira de elevação do ar que deu origem à precipitação. Os três tipos de precipitação segundo AYOADE (op.cit.) e MENDONÇA e DANNI-OLIVEIRA (ibid.): 1. Tipo convectiva ou de origem térmica: esta precipitação é causada pelo movimento vertical de uma massa de ar ascendente, mais quente que o ambiente força a coluna de ar úmido expandir-se para os níveis superiores da troposfera. Usualmente é mais intensa do que a precipitação ciclônica ou orográfica, embora normalmente seja de uma duração mais curta. É frequentemente acompanhada de trovões. 2. Tipo ciclônica ou frontal: é causada pelo movimento vertical do ar em grande escala, devido ao encontro de massas de ar com características distintas (uma quente e outra fria). A precipitação é moderadamente intensa, contínua e atinge áreas extensas em seu deslocamento. Ela não é tão intensa quanto à precipitação convectiva, mas sua duração é mais prolongada (média de 6 a 12 horas), geralmente em função do tempo de premanência da frente no local. Climatologia 57 3. Tipo orográfico ou de relevo: usualmente é causada pela elevação do ar úmido sobre um terreno elevado. O relevo funciona como uma barreira à advenção livre do ar, forçando-o a ascender. Ocorrem quando os ventos quentes e úmidos se deslocam do oceano para uma área mais elevada, onde a temperatura, devido à altitude, é mais baixa. Tal resfriamento conduz à saturação do vapor, possibilitando a formação de nuvens baixas e chuvas na região de barlavento e, consequentemente, nuvens altas e escassez de chuvas na região sotavendo. IMPORTANTE Vertente a barlavento: região mais úmida devido à barreira de relevo que força o ar úmido a ascender e atingir a saturação do vapor. Vertente a sotavento: região mais seca e com baixa ocorrência de nuvens, uma vez que há descanso do ar seco. Distribuição mundial da precipitação De acordo com AYOADE (1998), os principais aspectos do padrão mundial da precipitação são os seguintes: A precipitação é abundante na zona equatorial e é moderada a alta nas latitudes médias. São relativamente secas as zonas subtropicais e as áreas vizinhas aos polos. As zonas litorâneas ocidentais nos subtrópicos tendem a ser secas, ao passo que as zonas litorâneas orientais tendem a ser úmidas. Em geral, nas altas latitudes, as costas ocidentais são mais úmidas do que as costas orientais. Climatologia 58 Nas vertentes a barlavento das montanhas, a precipitação é abundante, ao contrário dos lados a sotavento, onde a precipitação é esparsa. As áreas próximas dos grandes corpos hídricos recebem mais precipitação do que as áreas no interior dos continentes — que estão distantes das fontes oceânicas de suprimento de umidade. A precipitação sobre as superfícies oceânicas é maior do que sobre o continente. De um modo geral, há um máximo de precipitação tanto no continente quanto nos oceanos em torno do Equador. O volume de precipitação reduz em direção aos polos. O padrão de distribuição da precipitação no globo é bastante complexo em função da influência de vários fatores, tais como: a topografia, a distância dos grandes corpos hídricos, a direção e características das massas de ar, correntes marítimas, entre outros. Climatologia 59 Aqui encerramos esta unidade onde você estudou a atmosfera terrestre e as bases dinâmicas da circulação. Na próxima, estudaremos as principais classificações climáticas da Terra. A seguir, você encontrará sugestões importantes para contextualização e aprofundamento do que acabou de estudar. LEITURA COMPLEMENTAR Aprofunde seus conhecimentos lendo: MENDONÇA, F. A. & DANNI-OLIVEIRA, I. M. Climatologia: Noções Básicas e Climas do Brasil. São Paulo. Oficina de Textos, 2007. BLAIR, T. A. Climatology: general and regional. New York. Prentice-Hall, 1942. OLIVEIRA, Gilvan S. O El Niño e Você - o fenômeno climático. São Paulo. Editora Transtec,2001. É HORA DE SE AVALIAR! Lembre-se de realizar as atividades desta unidade de estudo. Elas irão ajudá-lo a fixar o conteúdo, além de proporcionar sua autonomia no processo de ensino- aprendizagem. Climatologia 60 Exercícios – Unidade 2 1) Observe as imagens abaixo: A partir da análise e interpretação dessas figuras, é correto afirmar que: a) As brisas marítima e terrestre são causadas pelo deslocamento de massas de ar, cujo movimento é determinado, unicamente, pela circulação atmosférica global. b) A brisa marítima é mais intensa nos períodos do ano em que a radiação solar é menos elevada. c) A variação diurna entre as brisas marítima e terrestre é aproveitada pelos pescadores que partem para o mar pela madrugada e retornam ao entardecer. d) A brisa terrestre ocorre quanto se forma uma área de alta pressão sobre o continente, decorrente do menor calor na terra em relação ao mar. e) A brisa marítima ocorre quanto se forma uma área de alta pressão sobre o continente, levando a aproximação das correntes marinhas ricas em cardumes de peixes. Climatologia 61 2) Na figura abaixo, indicados pelos algarismos romanos I, II e III, estão representados os três tipos de precipitações pluviais. Identifique a alternativa que expressa corretamente a denominação das chuvas. a) I – orográfica, II frontal e III – convectiva. b) I – orográfica II – convectiva e III – frontal. c) I – convectiva, II – frontal e III – orográfica. d) I – frontal, II – convectiva e III – orográfica. e) I – convectiva, II – orográfica e III – frontal. 3) Sobre os tipos de precipitação, classifique os itens em (C) certo ou (E) errado. Em seguida escolha a alternativa adequada. I. As chuvas de convecção são muito comuns nas regiões próximas ao equador onde predomina alta pressãoatmosférica. II. Na zona equatorial amazônica, as elevadas temperaturas favorecem a ascensão do ar quente e leve, com o resfriamento em grande altitude ocorre acentuada condensação formando nuvens de expressivo desenvolvimento vertical (cúmulo-nimbos) e a ocorrência de precipitações convectivas torrenciais. III. As acentuadas escarpas de falha que caracterizam a Serra do Mar estimulam a ascensão das massas de ar em altitude, reduzindo a temperatura e favorecendo a nebulosidade e a ocorrência de chuvas orográficas. IV. No inverno, a formação de frentes frias no Centro-Sul propicia a ocorrência de precipitação orográfica. V. As baixas temperaturas em alguns dias do inverno permitem a formação de geadas no Sul e Sudeste do país, sobretudo nas áreas de maior altitude. Climatologia 62 Pode-se afirmar que estão corretas: a) Somente I, II e III. b) Somente II, III e V. c) Somente II e III d) Somente II, III, IV e V. e) Somente I, II, III, IV e V. 4) Julgue os itens sobre o fenômeno climático El Niño em (C) certo ou (E) errado. Em seguida escolha a alternativa adequada. I. O El Niño constitui o resfriamento anormal das águas superficiais do Oceano Pacífico na zona intertropical provocando a formação de uma massa de ar quente que modifica as condições climáticas normais em diversas porções do planeta. II. A principal causa é o enfraquecimento dos ventos sobre o oceano fazendo com que a água estacionária ganhe temperatura à medida que fica exposta a radiação solar intensa. III. Para o Nordeste do Brasil, as consequências são: índices pluviométricos mais baixos e secas prolongadas com prejuízos para a agropecuária. IV. Na Amazônia, ocorre uma tropicalização com uma estação seca marcada, gerando maior vulnerabilidade da floresta às queimadas que podem ficar fora de controle. Pode-se afirmar que estão corretas: a) Somente I b) Somente II e III c) Somente II, III e IV. d) Somente I, III, IV. e) Somente I, II, III e IV. Climatologia 63 5) O processo pelo qual o calor se propaga através do espaço chama-se: a) condução. b) convecção. c) radiação. d) absorção. e) friagem. 6) O efeito das brisas marítimas e terrestres depende diretamente de: a) desnível de temperaturas e umidade. b) desnível de umidade e massa de ar. c) desnível de temperatura e pressão. d) desnível de umidade e frente fria. e) desnível topográfico. 7) Sobre as condições existentes na troposfera, pode-se afirmar que: I- O nitrogênio é o gás dominante; em menor percentagem, encontra-se o oxigênio. Há pequenas quantidades de gases raros. Gás carbônico, vapor d’água, poeiras e certos produtos de queima completam sua composição. II- O calor solar se distribui de forma desigual na superfície do planeta, sendo mais quentes as baixas latitudes e mais frias as altas. A temperatura varia também em função de dias e noites, com a diferença de altitude e face à proximidade ou distância dos mares. III- As pressões variam com a temperatura. Zonas mais aquecidas apresentam pressões mais baixas. Os ventos sopram das zonas de baixa pressão para as zonas de alta pressão. IV- O ar pode conter água em suspensão. Quanto maior a temperatura, maior será a quantidade de água que o ar poderá absorver. As chuvas ocorrem sempre em função do resfriamento das camadas de ar. Assinale a opção que contém as afirmativas CORRETA: a) apenas I e II. b) apenas I, II e III. c) apenas I, II e IV. d) apenas II e III. e) apenas II, III e IV. Climatologia 64 8) A direção dos ventos indicadas no mapa abaixo refletem um mecanismo que controla o ritmo climático e influi em grande parte das atividades de uma vasta porção do continente asiático. Trata-se de um regime típico de: a) monções de inverno. b) alísios de sudeste. c) monções de verão. d) alísios de nordeste. e) ventos equatoriais de leste. Climatologia 65 9) Explique o fenômeno climático “El Niño” e por quê a sua ocorrência não pode ser explicada únicamente pelo aquecimento global. 10) Por que as variações diurnas da temperatura são maiores nos trópicos que nas áreas extratropicais? Climatologia 66 Climatologia 67 Classificações climáticas Climas. Zonas climáticas - Straler Como analisar um climograma? Os climas do Brasil. Classificações climáticas do Estado do Rio de Janeiro. 3 Climatologia 68 Caro aluno, começaremos agora nossos estudos sobre as principais classificações climáticas. Você será capaz de identificar os climas de maior ocorrência no globo. Objetivos da unidade: Compreender os padrões e princípios de classificação climática. Identificar as características básicas das principais classificações climáticas do mundo. Identificar as características básicas das classificações climáticas do Brasil. Compreender porque existem tipos climáticos diferentes dentro de uma mesma zona climática. Plano da unidade Climas. Zonas climáticas - Straler Como analisar um climograma? Os climas do Brasil. Classificações climáticas do Estado do Rio de Janeiro. Climatologia 69 Climas Os tipos de clima da Terra consistem em modelos estáveis de condições atmosféricas registradas em longos períodos de tempo. Os diferentes climas são classificados de acordo com combinações particulares de temperatura e umidade. Portanto, o clima é determinado pela atitude e pela latitude, pelo vento predominante e pelas correntes oceânicas. Segundo os autores MENDONÇA & DANNI-OLIVEIRA (2000), embora dois lugares na superfície da Terra não possuam climas idênticos, torna-se possível definir áreas ode a combinação de diversos elementos e fatores resulta numa padronização de condições climáticas – região climática. Sendo, portanto, o clima sobre uma localidade a síntese de todos os elementos meteorológicos e climáticos em uma combinação singular determinada pela interação dos controles e dos processos climáticos, levando a sua classificação a ser ditada pela síntese de elementos ou tipos climáticos. As diversas concepções clássicas de classificação climática – Hann, Martonne, Koppen e Gaussen – foram desenvolvidas conforme os sistemas próprios aos interesses regionais de cada climatólogo. Como exemplo, a conhecida classificação de Koppen (Equatorial, Tropical, Subtropical, Desértico, Semiárido, Mediterrâneo, Temperado, Frio, Polar e Frio de Montanha) leva em conta as médias de temperatura e chuvas em um intervalo de pelo menos 30 anos. Dessa forma, explica-se a multiplicidade e abrangência da tipologia climática, sendo adotado nesta unidade a proposta de classificação de Arthur Straler, por ser considerada mais abrangente ao reconhecer a importância dos mecanismos de massas de ar e das frentes na caracterização dos tipos climáticos: região intertropical ou das latitudes baixas; região temperada ou latitudes médias; região polar ou latitudes altas. Climatologia 70 Zonas Climáticas - Straler Região Intertropical: engloba uma longa faixa latitudinal desde o Trópico de Câncer até o Trópico de Capricórnio, cruzando a linha do Equador. Nessas áreas, destacamos elevadas temperaturas, acompanhadas de intensa pluviosidade, bem como vastas zonas florestais. Nessa região, há uma controle da dinâmica das células de alta pressão ou anticiclonais, fonte das massas de ar tropicais e baixa equatorial situada entre elas, onde o ar convergente forma a zona de Convergência Intertropical (CIT). Clima Equatorial ou Tropical Úmido: apresenta temperaturas e pluviosidade elevadas, com amplitude térmica baixa. Concentra grandes florestas (perenes, higrófilas e latifoliadas). Encontramos este clima no Brasil, na África e no sudesteda Ásia (Malásia), onde as massas tropicais marítimas e úmidas influenciam nas variações mensais causadas pelo deslocamento das massas equatoriais. Clima litorâneo determinado pelos ventos alíseos: elevadas temperaturas e umidade nas costas orientais dos continentes (América do Sul e Central, Madagascar, Indochina, Filipinas e nordeste da Austrália). Expostas às massas de ar tropicais marítimas úmidas (MTM) determinadas pelos ventos de leste (alíseos). Clima de estepe e desertos tropicais: delimitado pelos trópicos, onde se localiza a região de origem das massas de ar tropicais continentais (MTC), o clima árido ou desértico de precipitações anuais extremamente reduzidas é influenciado pelos movimentos de subsidência de ar das células de altas pressões continentais da região tropical (Arábia, Irã, Paquistão, norte da África e do México, no sudoeste dos Estados Unidos). Climatologia 71 Clima de deserto da costa Ocidental: as temperaturas altas e a pluviosidade baixa é explicado pela atuação das correntes frias. Essas áreas costeiras ocidentais áridas encontram-se sob domínio de células de alta pressão subtropicais oceânicas, geradoras de massas marítimas estáveis e secas devido ao movimento regular de subsidência de ar (Península da Califórnia, na margem Atlântica do Saara, litoral do Equador e do Peru, no Chile Setentrional, no Sudoeste africano e na porção extrema Ocidental da Austrália). Clima tropical úmido-seco: apresenta verões quentes e úmidos e invernos secos – típico de um clima de transição entre equatorial e desértico. Possuem como estação úmida o verão, onde atuam as massas de ar equatoriais e tropicais, e estação seca no inverno, determinadas por massas de ar tropicais e continentais estáveis. Favorece a existência dos cerrados (vegetação intercalada com árvores de porte médios e troncos retorcidos) e savanas africanas, no interior (Sul do México, Costa do Marfim na África Ocidental, na Índia, no Norte da Austrália e no Brasil Central). Região Temperada: ocorre entre os trópicos e os polos, onde as massas que se movem em direção aos polos são defrontadas pelas massas polares que se deslocam em direção ao Equador. Clima subtropical úmido: localiza-se bem próximo dos trópicos, onde as massas de ar tropicais marítimas (MTM) carregam calor e umidade ao longo das frentes quentes e frias. Os verões são quentes e chuvosos e os invernos relativamente frios e de chuvas frequentes. As chuvas bem distribuídas levam a uma vegetação alta (floresta subtropical: sudoeste do EUA, sul do Brasil, região Platina, sudeste da África e da Austrália). Climatologia 72 Clima marítimo da costa ocidental: clima tipicamente marítimo, é constantemente exposto às perturbações ciclônicas que migram de oeste para leste ao longo das frentes polares, dando origem à nebulosidade elevada e às precipitações abundantes. Em função da maritimidade, é rara a ocorrência de frio extremo e secas (litoral pacífico da América do Norte, norte da Europa, Chile meridional, sul da Austrália e Nova Zelândia). Clima Mediterrâneo: esse clima apresenta uma particularidade: os verões são quentes e secos e os invernos são frios e chuvosos, em decorrência do domínio das massas tropicais estáveis no verão e das massas polares marítimas no inverno. A vegetação em destaque é a mediterrânea com carvalhos (Chile Central, Sudeste da África. Localiza-se no interior do Canadá, dos EUA e da Europa). Clima de deserto e estepe das latitudes médias: compreende as regiões desérticas das latitudes médias (entre 35º e 50º) caracterizadas por alinhamentos montanhosos. Tanto as massas tropicais, quanto as polares e marítimas orientais dificilmente alcançam essas áreas porque são barradas por cadeias montanhosas, como a do Himalaia (Patagônia no hemisfério Sul, interior dos EUA e faixa que se estende do mar Negro à Mongólia). Clima continental úmido: no inverno, dominam as massas de ar polares continentais, e o ar é predominantemente frio, ao passo que no verão dominam as massas de ar tropicais que geram temperaturas elevadas. Nessa região, a interação das massas de ar polares e tropicais é grande e estão associadas aos ciclones que se deslocam para Leste (Norte e Nordeste dos EUA, Norte da Europa e China, Sul da Manchúria, Centro e Leste da Rússia). Climatologia 73 Região polar: controlada por massas de ar polares, compreende os climas sob domínio das massas de ar polares, árticas e antárticas. Clima subártico continental: clima típico das grandes massas continentais da América do Norte e da Eurásia influenciados pelas massas de ar polares continentais. Nessas regiões encontram-se as maiores amplitudes térmicas anuais de Terra: inverno com temperaturas mensais inferiores a 0º e verão de máximas que alcançam 61º (faixa que estende do Alasca até o Labrador e da Escandinávia até a Sibéria). Clima marítimo subártico: sob influência das massas de ar polares marítimas (MPM), ocorre elevada pluviosidade e pequena amplitude térmica anual – fato incomum para essa região latitudinal. Os ventos fortes, a elevada nebulosidade e a frequência de precipitação marcam o clima marítimo subártico (sul da Groenlândia, norte da Islândia e extremo da Noruega). Clima de tundra: o frequente mau tempo influenciado pelas constantes atuações das massas de ar árticas levam as elevadas amplitudes anuais e baixas precipitações (bordas setentrionais da América do Norte e da Eurásia). Clima das calotas glaciais: tais condições ditadas pelas tempestades ciclônicas que penetram com frequência na Groenlândia levam a formação de extensas zonas de gelo flutuante do polo Norte. Clima de terras altas: aparece nas diversas zonas climáticas do mundo, com temperaturas baixas. São decorrentes do resfriamento adiabático nas zonas de grandes altitudes das cadeias montanhosas. Em alguns casos, há a presença da chamada neve eterna (Andes – América do Sul; Montanhas Rochosas e Sierra Nevada – América do Norte; Alpes – Europa e Himalaia – Ásia). Climatologia 74 Como analisar um climograma? Para compreender um climograma que representa as médias anuais de temperatura e precipitação distribuídas ao longo dos meses é preciso analisar com atenção os três dados apresentados num climograma: A linha horizontal ou eixo das abscissas corresponde aos meses do ano, onde aparecem apenas as iniciais dos meses. Climatologia 75 A coluna da esquerda no eixo das coordenadas refere-se à precipitação do lugar em estudo. São representados em colunas os milímetros de chuva (mm) em cada mês ao longo do ano, geralmente de cor azul. A temperatura média em cada mês do ano aparece na coluna da direita – eixo das coordenadas do gráfico. A temperatura é expressa por uma linha em graus Celsius (º C), geralmente de cor vermelha. Dessa forma, é possível conhecer as características do clima de uma região: se chove muito, se o lugar é árido, se faz muito calor o ano todo, se os invernos são secos ou chuvosos, etc. e até classificá-los. Climatologia 76 Estes fatores você não pode esquecer, porém existem algumas dicas como: Observar os meses do ano em que as temperaturas e a pluviosidade aparecem em maior ou menor intensidade. Partindo deste ponto, pode-se ter uma ideia dos hemisférios e das estações do ano. Perceber a localização, caso seja dada, da região pedida. Ela pode estar próxima ou distante do maior (menor ou maior amplitude térmica), numa zona montanhosa, na periferia ou dentro de um deserto, próxima ou distante do Equador e dos polos. A seguir temos uma breve descrição das principais características da classificação climática de Koppen, de acordo com as características presentes em seus respectivos climogramas. Clima equatorial Podemos
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