Atmosfera terrestre e movimentos atmosféricos

Atmosfera terrestre e movimentos atmosféricos

(Parte 1 de 2)

A Atmosfera Terrestre e Movi mentos Atmosférico s

LCE 306 –Meteorologia Agrícola

Prof. Paulo Cesar Sentelhas Prof. Luiz Roberto Angelocci

Aula # 4

Movi mentos Atmosférico s

LCE 360 -Meteorologia Agrícola Sentelhas/Angelocci A Atmosfera Terrestre

Camada gasosa de espessura muito fina que envolve a Terra, sendo fundamental para a manutenção da vida na superfície terrestre

A atmosfera atua como sede dos fenômenos meteorológicos e,além disso,éfator determinante na qualidade e quantidade de radiação solar que atinge a superfície terrestre

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A atmosfera pode ser dividida de acordo com suas características físicas e químicas

Ter mosfera

Estrutura da atmosfera

Mesosfera

Estratosfera –onde encontra-se a maior concentração de O 3

Troposfera –onde ocorrem os fenô menos meteorológicos

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Variação da temperatura nas diferentes camadas da atmosfera (na Troposfera a temperatura diminui devido à rarefação do ar e à redução da pressão, enquanto que na estratosfera o aumento de temperatura se deve à absorção da radiação solar pelas moléculas de ozônio).

LCE 360 -Meteorologia Agrícola Sentelhas/Angelocci Composição da atmosferaterrestre

Matriz básica(% em vol. de ar seco):

(~78%)
(~21%)

Outros componentes com concentraçõesvariáveis (muito baixas):

CH4 , N2 O, CFCs

VAPOR D’ÁGUA (até ~ 4%)

Apesa r da Matriz Básica se rfunda mental para a manutençã o da vida na su perfícieterrestre, a co nce ntraçã o dos co mponentes va riáve is apresenta importânciafísica e biológica .

Importância Física – no balanço deradiação da Terra, retendo parte das ondas de calor e mitidas pela superfície e na atenuação da radiação proveniente do Sol

Importância Biológica – suprindo matéria prima para o processo dafotossíntese(CO2 ) e regulando o processo de transpiração das plantas

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naturaisantropogênicas
1750atual

CO 2

→Respiração→queima combustíveis fósseis
→ Decomposição de→mudanças na vegetação
material orgânico→ queima de biomassa

→ fabricação de cimento

280 ppmv370 ppmv
50 - 200 anos1
→mat. orgânica em→combustíveis fósseis 700 ppbv 1800 ppb 12 - 17 anos 21

CH 4

Gases de Efeito Estufa –fontes, concentração, tempo de residência e poder de aquecimento em relação ao CO 2

→mat. orgânica em→combustíveis fósseis
decomposição→fermentação entérica
(pântanos, lagos→arrozais inundados
e oceanos )→dejetos animais

CH 4 →esgotos

700 ppbv1800 ppb 12 - 17 anos 21
O→oceanos , solos →fertilizantes
tropicais e→indústria :nylon, ac.nítrico
temperados→queima de biomassa e
(bactérias)de combustíveis fósseis

N2 →modificação do uso do solo

→conversão catalítica (carros)

275 ppbv310 ppbv 120 anos 310
CFCs→propelentes, solventes,

refrigeração, espumas 0 ordem de pptv 13 - 102 anos acima de 10.0

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IV Vis

Metano

Óxido Nitroso

Oxigênio (O2 ) e Ozônio (O3 )

Absorção de Energia

Radiante pelos Componentes

10.05.0 1.0 500 100

Comprimentos de onda (nm)

Dióxido de Carbono

Vapor dágua

A Atmosfera

Atmosféricos em

Diferentes Comprimentos de Onda

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Efeitos da Atmosfera sobre o Balanço de Energia Radiante

Ao atravessar a atmosfera a radiação solar interage com seus constituintes, resultando em modificações na quantidade, na qualidade e na direção dos raios solares, devido aos processos de absorção e difusão da radiação solar

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Indica o espectro teórico da radiação solar antes da interação co m a atmosfera, co m a proporção de cada faixa de co mprimento de onda

Absorção da radiação solar

Indica o espectro real da radiação solar antes da interação co m a atmosfera (1), e após o processo de absorção, causado pelos principais constituintes absorvedores da atmosfera (2). A área cinza indica a banda absorvida.

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Difusão da radiação solar

Os constituintes atmosféricos, nor malmente aerossóis, partículas de poeira e gotículas de água(nuvens, nevoeiros, etc. ) muda m a direção dosraios solares. Esse processo gera aradiação multi- direcional, deno minada de difusa . Parte dessaradiaçãoretorna ao espaço sideral. Quanto maior a espessura da ca mada da atmosfera a ser atravessada pelaradiaçãosolar, maior a difusão.

Difusã o

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Essa figura mostra a energia asso ciada a ca da co mprimento de onda. Obse rve que da energia global, so mente u ma parte é prove niente da radiação direta(Direct), orestante éprove niente daradiação difusa, ou seja, a diferença entre Globale Direta.

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Quando a difusão é proporcionada por partículas de diâmetro muito pequeno, co mo os aerosóis, há difusão predo minante mente nos co mprimentos de onda mais curtos (violeta/azul).

Quando ocorre difusão por partículas de poeira a sensação visualédo céu aver melhado, co mo observado ao nascer e pôr do sol. Nessas condições, nas quais o ângulo zenital do Sol é elevado (baixa altura do astro), a ca mada que a radiação solar atravessa é be m maior e isso per mite u ma maior atenuação daradiação, tanto pela absorçãoco mo pela difusão.

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Qg Qo

Céu Limpo

Irradiância solar e m u m dia de céu limpo: Qo(RSnotopo da atmosfera),

Qg(RS na superfícieterrestre), Qd

(RS direta), Qc (RS difusa). Em u m dia co mo este a Qg é co mposta predo minante mente por Qd...

Horário

Qg Qo

Qd Qc

Horário

ao passo que e m u m dia de céu

Céu Nublado nublado existe u ma maior proporcionalidade entre Qde Qc. O processo de reflexão da RS pelas nuvens ta mbém pode ser considerado u m processo de difusão, jáque muda a direção dos raios solares.

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Movi mentos At mosféricos

Os movimentos atmosféricos ocorremem resposta à diferença de pressão entre duas regiões

As diferenças de pressão são devidasà incidência e absorção da radiação solar de maneira distinta entre duas regiões

Na macro-escala, devido à posição relativa Terra-Sol, os raios solares são mais intensos e mais absorvidos na região Equatorial do que nos Pólos

Isso faz com que a atmosfera seja mais expandida no equador e mais contraída nos pólos

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De acordo co m o explanado anterior mente, verifica- se que u ma massa de ar está sujeita às seguintesforças:

1) Aceleração da Gravidade: responsável principal pela pressão atmosférica

2) Flutuação Térmica: contribui para a variação da Patm

(> T < Patm / < T > Patm)

3) Gradiente Horizontal de Pressão: responsável pela movimentação da atmosfera de uma região para outra

Essas 3forças atua mtanto na parcela de ar e mrepouso co mo e m movimento e, portanto, são deno minadas primárias. Quando a massa de ar co meça a se movimentar duas outrasforças, deno minadas secundárias, co meça m a atuar:

1) Atrito: responsável pela desaceleração do movimento

2)deCoriolis: responsável pela mudança da direção do movimento devido à rotação da Terra. Essa força é perpendicular ao movimento, mudando a trajetória para a esquerda no HS e para a direita no HN

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Na macro- escala, os ventos de superfície estão associados à circulação geral da atmosfera, a qualéresultado da ação das 5forças mencionadas anterior mente.

Alísios de NE

Ventos de W Ventos de E

Alísios de SE

Ventos de W Ventos de E

ZCIT– Zona de convergênciainter-tropical– elevação do ar quente e úmido, for mando nuvens e chuvas convectivas

ZCET– Zona de convergência extra-tropical– encontro do arfrio e seco do Pólos co m o ar quente e úmido dos trópicos, for mando os siste mas frontais, que causa m perturbações atmosféricas e mlarga escala

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Co mpare o modelo teórico da Circulação Geral da Atmosfera e o que realmente ocorre. Veja que as duascondiçõessão muito se melhantes.

(a) Modelo teórico da circulação geral da atmosfera (b) Condição média observada da circulação geral da atmosfera

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Na ZCIT os ve ntos alíse os de SE(HS)e de NE (HN) se enco ntra m for mando áreas de baixa pressã o(L), que mostra m a posição do Equador Tér mico, o quefavo rece afor maçã o de nuvens e ch uva s. Na ZCET a co nve rgência dos ve ntos de W e de E for ma as frentes frias, que posterior mente se desloca m e m direçã o ao equador provo ca ndo ch uvas. Já naslatitudes de ca valos oco rre a subsidência de ar, for mando as altas pressõ es (H) que inibe m os movimentos co nve ctivos e conseqüente mente, desfavorece m afor maçã o de nuvens e ch uvas.

Anticiclones

Se mi- Per manentes L

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Asfiguras a seguir mostra m a posição média da ZCITnos meses de Janeiro e Julho. É possívelnotar que durante o verão no HSa ZCITdesloca- se para o sul, o que contribui para o au mento daschuvas nasregiões N, COe SEdo Brasil.

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No mês dejulho(inverno no HS), por outrolado, a ZCITdesloca- se para o norte, o que contribuipara a diminuição daschuvas nasregiões SE, COeinclusive e m parte daregião Ndo Brasil.

LCE 360 -Meteorologia Agrícola Sentelhas/Angelocci Ciclones e Anticiclones

Os ciclones e anticiclones formados na atmosfera são responsáveis pela mudança na direção dos ventos predo minantes

Os ciclones são centros de baixa pressão (L = Low). Os ventos convergem para esse centro pela força gradiente e em seu movimento

Isóbaras força gradiente e em seu movimento tem seu deslocamento desviado pela força de Coriolis (para a direita no HN e para a esquerda no HS)

Os anticiclones são centros de alta pressão (H = High). Os ventos divergem desse centro devido à força gradiente e,em seu movimento,tem seu deslocamento desviado pela força de Coriolis (para a direita no HN e para a esquerda no HS)

LCE 360 -Meteorologia Agrícola Sentelhas/Angelocci Vento de NE

Vento de SW Vento de SW

Vento de NE

Vento de SE Vento de NW

Vento de NW

Vento de SE

No seu desloca mento, os ciclones e os anticiclones pro move m alteração na direção dosventos. Nor malmente, nocentros deles ocorre calmaria(se m vento)

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Isóbaras ao nível do mar na Am. do Sul

Centro de Baixa Pressão

Centro de Alta Pressã o

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Ciclone Catarina (Atlântico Sul)– observe o seu sentido horário

Furacão Isabel (Atlântico Norte) –observe o seu se ntido anti- horário)

Obs–o furacão é um ciclone de maiores proporções

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Circulação Atmosférica na América do Sul

Acirculação geralda atmosfera é modificada por u ma séries defatores aolongo do ano, tendo grande variaçãote mporal e espacial. Na América do Sul, além dos ciclones e anticiclones, u mfenômeno bastante conhecido, é a variação da circulação no sentido zonal(leste – oeste), conhecido co mo El Niño Oscilação Sul ENOS)que provoca alterações no padrão de circulação geralda atmosfera, fazendo co m que haja mudanças ta mbém nos padrões climáticos nor malmente observados. Simplificada mente, conhecese essefenômeno co m El- Niño/La- Niña.

Afigura mostra a circulação observada no Oceano Pacífico Equatorial e m anos

América do Sul

Oceano Pacífico Equatorial e m anos nor mais. A célula de circulação co m movimentos ascendentes no Pacífico Central/Ocidental e movimentos descendentes no oeste da América do Sule co m ventos deleste para oeste próximos à superfície(ventos alísios, setas brancas)e de oeste para leste e m altos níveis da troposfera é a cha mada célula de Walker. Esse célula de circulação contribui para o au mento da chuva na costa Australiana e diminuição dela na costa oeste da América do Sul.

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El Niño é u m fenômeno atmosférico- oceânico caracterizado por u m aquecimento anômalo das águas superficiais no oceano Pacífico Tropical, que pode afetar o clima regional e global, mudando os padrões de vento e m escala mundial, e afetando assim, osregimes de chuva e m regiõestropicais e delatitudes médias. Na verdade, ocorre u m ciclo de aquecimento/resfria mento (respectiva mente, “ El- Niño” e “ La- Niña”) da superfície do oceano Pacífico aolongo dos anos.

América do Sul

Nota- se que os ventos e m superfície, e m alguns casos, chega m até a mudar de sentido, ou seja, fica m de oeste paraleste. Háu m desloca mento da região co m maiorfor mação de nuvens e a célula de Walkerfica bipartida.

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Ano malia dete mperatura da superfície do mar e m deze mbro de 1988. Plotados so mente as ano malias negativas menores que- 1º C.

La Niñarepresenta u mfenômeno oceânico- atmosférico co m características opostas ao EL Niño, e que caracteriza- se por u m esfria mento anor mal nas águas superficiais do Oceano Pacífico Tropical. Alguns dosimpactos de La Niñatende m a ser opostos aos de El Niño, mas ne m se mpre u maregião afetada pelo El Niño apresentaimpactos significativos note mpo e clima devido àLa Niña

Esquema da Circulação Zonal na ocorrência de La-Niña e El-Niño (Fonte: Varejão-Silva. Meteorologia e Climatologia, INMET, 2001)

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Frente Fria

Na condição de La Niña, há um favorecimento ao avanço das frentes frias, que atingem as regiões N e NE, provocando chuvas acima do normal para essas regiões. Na região S, no entanto, as chuvas são reduzidas, já que as frentes passam rapidamente pela região.

Frente Fria região.

Na condição de El Niño, há uma redução dos movimentos convectivos nas regiões N e NE, gerando um bloqueio ao avanço das frentes frias, que ficam semi-estacionárias no sul do Brasil, aumentando, assim, os níveis de chuva, especialmente nos estados da região Sul. Nas regiões N e NE as chuvas ocorrem abaixo dos índices nor mais.

Bloqueio B A

LCE 360 -Meteorologia Agrícola Sentelhas/Angelocci Impactos do El Niño de dezembro a fevereiro

LCE 360 -Meteorologia Agrícola Sentelhas/Angelocci Impactos do El Niño de junho a agosto

LCE 360 -Meteorologia Agrícola Sentelhas/Angelocci Impactos da La Niña de dezembro a fevereiro

LCE 360 -Meteorologia Agrícola Sentelhas/Angelocci Impactos do La Niña de junho a agosto

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Circulações e Ventos Locais

Acirculação geralda atmosferata mbémse modifica acentuada mentetantote mporalmente co mo espacialmente, devido ao aquecimento diferenciado entre continentes e oceanos, configuração de encostas, siste mas orográficos e topografia, originando circulações e ventos“locais”.

Brisas Terra-Mar

Brisa Marítima–ocorre durante o dia, quando o oceano encontra-se relativamente mais frio que

Dia oceano encontra-se relativamente mais frio que o continente

Brisa Terrestre–ocorre durante a noite, quando o continente encontra-se relativamente mais frio que o oceano

Noite

LCE 360 -Meteorologia Agrícola Sentelhas/Angelocci Brisas de Vale e de Montanha

Brisa de Vale (ou anabática)- ocorre durante o dia, devido à diferença de te mperatura entre o vale (>)e os espigões(<). Auxilia nafor mação de nuvens.

Dia

Brisa de Montanha(ou catabática) – ocorre durante a noite, pois o ar frio que se for ma, sendo mais denso, escoa pela encostaindo se depositar na baixada. Durante noite de intenso resfria mento a brisa catabática pode provocar a “ geada de canela”, que éa queima pelofrio dos vasos condutores das plantas, fazendo co m que a parte aérea morra e haja rebrota próximo aosolo.

Geada de canela

Noite

LCE 360 -Meteorologia Agrícola Sentelhas/Angelocci Ventos Fohen ou Chinook

Vento Forte

Ventosfortes e secos que sefor ma m a sotavento de barreiras orográficas. Muito co muns nas Montanhas Rochosas(América do Norte)e nos Andes(América do Sul)

Seco e quente Resfria mento, co n- densação (formação de nuvens e chuvas orográfica s)

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Massas de ar

As massas de ar são grandes volu mes que, ao se deslocare m lenta mente ou estacionare m, sobre u maregião adquire m as característicastér micas e de u midade dela. As massas de ar são deno minadas confor me suaregião de orige m e otipo de superfície co m as quais elas estava m e m contato. As principais massas que atua m na América do Sulsão:

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