Resumo completo do livro Climatologia: noções básicas e climas do Brasil PDF

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Resumo completo do livro Climatologia: noções básicas e climas do Brasil ...

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Capitulo 1 (06/03) Conhecimento climático Primórdios: conhecimento muito pobre atribuído a alguns deuses. Ex: Trovão, relâmpago, etc. AC.: * O Ocidente registrava o conhecimento da camada de gases que envolvem a Terra. * Os egípcios refletiam sobre a umidade do ar, e observavam a enchente do Nilo. Os gregos foram os primeiros a registrar de forma direta seus conhecimentos sobre o ar. Quando os gregos foram dominados pelos romanos houve uma época de “escuridão” cientifica. A busca por conhecimento retorna com o Renascimento. Com a guerra mundial para o planejamento das saídas e chegadas das tropas foi necessário um maior desenvolvimento nos estudos climáticos. Climatologia e meteorologia Meteorologia é responsável pela parte física da atmosfera (*fenômenos isolados e do tempo atmosférico). Trabalha também com a elaboração de instrumentos para medir os elementos e fenômenos. *Tempo atmosférico: estado momentâneo da atmosfera, em um instante e lugar. *Estado da atmosfera: conjunto de atributos que a caracteriza naquele momento (radiação, temperatura, umidade e pressão). Climatologia estuda a espacialização dos elementos e fenômenos atmosféricos e a sua evolução, ou seja, estuda o comportamento da atmosfera e sua interação com o homem e suas atividades. É uma subdivisão da meteorologia. As características de clima clássicas se baseiam no comportamento médio do elementos atmosféricos, entretanto são os fenômenos que ocorrem de forma eventual ou episódica os que tem maior impacto nas atividades humanas. Assim essa análise baseada nas médias é insatisfatória. O clima segundo Max Sorre atende as necessidades de uma classificação que não seja baseada só em médias é e a seguinte: “a serie dos estados atmosféricos acima de um lugar em sua sucessão habitual”. O clima é constituído por três elementos: temperatura, umidade e pressão. Mas esses não são uniformemente distribuídos e variam em decorrência dos fatores geográficos do clima (maritimidade, continentalidade, vegetação, atividades humanas). A climatologia Brasileira O conhecimento cientifico da zona tropical foi iniciado tardiamente, pois essa região só foi anexada ao processo produtivo recentemente, em decorrência da sua colonização exploratória, não havia o interesse em investir dinheiro para a elaboração de estudos específicos para a região tropical. O Brasil é um dos poucos países tropicais que possui acervo de documentos sobre a caracterização de sua configuração atmosférica e climática. Os primeiros trabalhos coincidem com a alta da cafeicultura no séc XX. A maioria dos documentos foi produzida com enfoque estatístico do clima, caracterizando as médias, mas isso contribuiu muito para a sistematização dos dados meteorológicos. Análise rítmica em climatologia A atmosfera não é estática e isso é um dos maiores desafios ao estuda-la. Carlos Augusto propôs que se estudasse a atmosfera de forma rítmica através dos tipos de tempos para que compreendêssemos a atmosfera como um movente.

Essa forma de análise destacar o que ocorre de habitual na atmosfera dos diferentes tipos de lugar. Permitindo evidenciar os estados normais (mais representativos) e os mais raros e extremos. Escalas de estudo em climatologia Trata a delimitação da área que se quer estudar, em relação ao clima ela é composta pela extensão e pelo tempo. Essas duas variáveis costumam ser trabalhadas juntas, mas podem ser usadas de forma separada. Escalas espaciais do clima Extensão: *macro – maior, a nível mundial superior a milhões de km². *meso – intermediaria, região mais especifica, não possui delimitação espaciais precisas. Clima local e topoclima são subunidades dessa grandeza. Local se caracteriza por aspectos específicos de determinados locais e o topoclima pelo relevo. *micro – menor e mais imprecisa, áreas de extensão espacial muito pequenas Escalas temporais Temporal: *geológica – estuda os fenômenos climáticos que ocorrem no planeta desde a sua formação. Paleoclimatologia se desenvolve nessa escala. *histórica – também estuda o clima do passado, mas só o que foi registrado pelo homem. Considera como registro: descrição escrita dos diferentes ambientes, desenhos em paredes de cavernas, utensílios usados na lavoura, etc. *contemporânea – é a escala da atualidade, mas para que existam estudos é necessário ter registros meteorológicos produzidos por uma ou mais estação e eles precisam ter no mínimo 30 anos As grandezas seguem uma ordem hierárquica. Por ex: macro>*topo>micro (*topo é Semelhante a meso). Anotações: Metro = medida no instante Grafo = medida ao decorrer do tempo Termômetro, Barômetro medem o instante enquanto Barógrafo mede ao longo do tempo. Capitulo 2 (13/03) Características físico-químicas da atmosfera O ar é um composto de gases combinados de uma forma que distingue a Terra dos outros planetas. A atmosfera é a camada de gases que envolve a Terra e é mantida pela ação gravitacional, sendo mais densa próximo a superfície e tornando-se rarefeita com a altura. Os primeiros 29 Km compõe 98% de sua massa total. A densidade e a composição dos gases se diferenciam com altura. Homosfera: até os primeiros 90 km a distribuição é relativamente uniforme, composta por nitrogênio, oxigênio, argônio, material particulado (de origem natural ou antrópica), ozônio e vapor d’água. Heterosfera: acima da homosfera, os gases são distribuídos em camadas formadas por diferentes composições, como nitrogênio molecular, oxigênio atômico, átomos de hélio e átomos de nitrogênio. Nessa faixa da atmosfera a densidade dos gases é extremamente baixa e a separação entre as camadas ocorre por meio de zonas de transição entre os seus componentes.

Existe variação na distribuição vertical da temperatura, em decorrência da interação dos componentes da atmosfera com a radiação solar e a saída de energia da Terra. Camadas de acordo com a variação de temperatura: *Exosfera camada mais exterior da atmosfera, apresenta como propriedade a absorção de raios x e gama além de altas concentrações de hidrogênio e hélio atômico altamente rarefeitos. *Termosfera (Ionosfera): camada que apresenta os mais altos valores de temperatura (cerca de 700 º C) devida a absorção de raios x e gama pelos átomos de oxigênio e nitrogênio que são ionizados pela perda de elétrons *Mesosfera: zona caracterizada pela alta rarefação de gases e menor absorção de radiação de ondas curtas. Sendo assim, essa camada apresenta os menores valores de temperatura. *Estratosfera: Embora a maior parcela de ondas curtas (x e gama) tenha sido absorvida nas camadas superiores, ao atingir a estratosfera, a radiação UV é absorvida pelo ozônio o que contribui para a fotodissociação dele, garantindo assim a manutenção de calor nesta porção. A medida que se chega em sua base, a temperatura cai devido a absorção de radiação UV. *Troposfera: camada em interação com a superfície apresenta disposição homogênea de gases, maior densidade devido a ação gravitacional da Terra e temperaturas estáveis (peculiar pois depende da radiação emitida pela Terra e não só a do Sol). Sua composição é a seguinte: 78% nitrogênio, 21% oxigênio e 1% CO2, vapor d’água e outros gases. A troposfera é menor (tem altura menor) nos Polos porque os cases ficam mais concentrados em decorrência do clima (frio e pouca incidência solar). Também é nessa camada que se individualizam os elementos do tempo e do clima. A temperatura decresce na troposfera a partir da superfície pela seguinte razão: 0,6ºC/100m ou 6,5ºC/km. O balanço de radiação O sistema superfície atmosfera (SSA) é um sistema aberto e a interação dos seus componentes controla o fluxo de matéria e energia que nele ocorre. Quase todos os fenômenos que ocorrem nesse sistema tem inicio com a entrada de radiação solar na atmosfera. A atmosfera não é inerte a essa radiação então o que chega a superfície do planeta é uma parcela do que entrou no sistema. Os processos responsáveis pelo aquecimento do ar na camada da troposfera são: Condução: corresponde à transferência direta de calor de um corpo para o outro através de contato, no qual àquele mais quente cede calor para o corpo mais frio. Convecção: transferência de calor através de deslocamento vertical de correntes aéreas. Convém salientar que, como exemplo, a massa de ar mais quente é menos densa tende a expandir. Essa ascensão é compensada pelo movimento descendente de ar frio (mais denso), completando a célula convectiva. Advecção: transferência de calor que ocorre horizontalmente pela diferença de pressão em áreas contíguas (o ar desloca-se da área de maior para a de menor pressão). Condensação: transferência para o ar de quantidades de energia que foram consumidas do ambiente durante a evaporação da água na superfície. O processo de radiação A radiação é a principal forma de propagação de energia no SSA, sendo que é por meio dela que a radiação solar chega a superfície, essa energia é propagada sob a forma de ondas eletromagnéticas à velocidade da luz.

Segundo a Lei de Wien, quanto maior a temperatura de um corpo, menor o seu comprimento de onda. A radiação UV proveniente do Sol que atinge a Terra sob a forma de ondas curtas pode ser ou refletida ou absorvida. O albedo é a relação de energia radiante refletida e recebida por uma superfície, expressa geralmente em porcentagem. Quanto maior o albedo menor a absorção e por tanto menor o armazenamento de energia.

O sol é o input do sistema, os processos de emissão, reflexão, transmissão e absorção são responsáveis pelo fluxo e estes geram o aquecimento. Assim as ondas curtas (provenientes do sol) representam um ganho de energia no sistema e as ondas longas (provenientes da radiação terrestre) uma perda. A radiação solar entra na atmosfera 100% A radiação solar perde 50% pela interação com a atmosfera. (5% é absorvido pelas nuvens, 19% é refletido pelas nuvens e os outros 26% são retidos por outros componentes da atmosfera) Na superfície só chega 50% (3% é refletido e 47% absorvido pela superfície), ou seja, a superfície tem maior poder de absorção que a atmosfera. Anotações: Uv: *A menos prejudicial, a atmosfera absorve pouco. *B causa queimaduras, a atmosfera absorve parcialmente. *C mais prejudicial de todos, a atmosfera absorve totalmente. O3 ocorre principalmente na estratosfera/mesosfera. Quando ocorre a sua formação ou destruição é gerado calor. Quando presente na troposfera é “ruim” mas na estratosfera é “bom” pois retêm os raios UV. Buraco de O3 é a camada de ozônio com menor densidade de moléculas, camada rarefeita. Capitulo 3 (20/03) A interação dos elementos do clima com os fatores da atmosfera geográfica Elementos climáticos: são os atributos físicos que representam as propriedades da atmosfera de um dado local, agem entre si de forma significativa. Temperatura, pressão e umidade. Fatores climáticos: características geográficas estatísticas diversificadoras da paisagem. Latitude, altitude, continentalidade/maritimidade, relevo, vegetação e atividades humanas. Existem alguns princípios básicos que regem a ação dos fatores sobre os elementos e dos fatores entre si. A latitude é condicionante para a entrada de radiação (quantidade) no SSA.

Declinação solar, lugar perpendicularmente.

da Terra

onde

os

raios

solares

estão

incidindo

ΔZ=lat±dec.Sol e H = 90º-(ΔZ) A distância zenital é igual a soma dos ângulos da latitude do local e da declinação do sol quando ambos estiverem em hemisférios diferentes, e será igual a subtração quando ambos estiverem no mesmo hemisfério. A latitude e a época do ano definem o ângulo que os raios de sol terão ao incidir na superfície. Quanto mais perpendicular for o raio de sol, menor será a área atingida e maior será a concentração de energia. Ocorre o inverso quando a incidência é obliqua. 21 ou 22 de dezembro - solstício de verão (h. sul)/ solstício de inverno (h. norte), trópico de capricórnio: concentração maior de energia e de duração do dia no h. sul. 20 ou 21 de março – Equinócio, outono (h. sul) primavera (h. norte) linha do equador: latitudes correspondentes nos hemisférios apresentaram a mesma quantidade de energia (altura solar será igual para ambos), a duração do dia é igual a da noite.

21 ou 22 de junho - solstício de verão (h. norte)/ solstício de inverno (h. sul), tropico de câncer: concentração maior de energia e de duração do dia no h. norte. 22 ou 23 de setembro – Equinócio, outono (h. norte) primavera (h. sul) linha do equador: latitudes correspondentes nos hemisférios apresentaram a mesma quantidade de energia (altura solar será igual para ambos), a duração do dia é igual a da noite. Fora da faixe intertropical o sol nunca coincidira com a vertical local (h=90º), a distribuição de energia se distribui latidunalmente. O que gera a divisão das zonas climáticas pelos paralelos (cada faixa recebe uma quantidade de energia diferente ao longo do ano). O relevo apresenta três atributos importantes na definição dos clima: 1. Posição: favorece ou dificulta os fluxos de umidade. 2. Orientação de suas vertentes: nas zonas de baixa radiação solar as vertentes se dividem em mais aquecidas e mais secas, e as mais úmidas e frias. 3. Declividade: modifica a relação superfície/radiação incidente. A absorção dos raios solares depende das características físicas da superfície, assim a vegetação tem papel regulador da umidade e temperatura, a copa, os troncos, os galhos atuam como barreira direta, diminuindo a disponibilidade de energia para aquecer o ar. A serapilheira (matéria orgânica sob as árvores), aliada a ação das raízes permite um processo de infiltração da água pluvial de forma mais eficiente. A troca de energia entre o solo e o ar ocorre de forma direta em superfícies sem vegetação. Nas áreas urbanas isso ocorre de forma mais complexa em decorrência do calor sensível gerado de forma antrópica, o que pode gerar ilhas térmicas (frescas ou de calor). Os mares e oceanos são fundamentais para regular a temperatura e a umidade dos climas, também são os principais fornecedores de água para a troposfera e controlam a distribuição de energia entre os oceanos e continentes. As correntes oceânicas interagem com as massas de ar, definindo áreas secas e áreas chuvosas. As aguas frias superficiais induzem o ar a se resfriar, inibindo a formação de nuvens e consequentemente a de chuvas, locais costeiros banhados por correntes frias tendem a possuir clima seco. O contrario que é quando a água superficial é quente, ocorre a ocorrência de nuvens e chuvas, áreas banhadas por correntes marinhas quentes possuem clima úmido. A diferença ente a velocidade do aquecimento nos continentes e oceanos gera brisas (oceânicas ou continentais) esse mecanismo favorece a mistura do ar e reduz o contrate diário de temperatura. A maritimidade e a continetalidade se manifesta especialmente na temperatura e na umidade relativa. A continentalidade e dada pelo distanciamento de um lugar dos mares e oceanos, sem a ação das brisas oceânicas, o clima é mais seco e com maiores amplitudes térmicas diárias. O campo térmico: a temperatura do ar A temperatura do ar é a medida do calor sensível nele armazenado, mensurada em graus Celsius ou Fahrenheit. Conversão de medidas térmicas: C=5/9 (F- 32) e F = 9/5 C + 32 Trabalha-se em termos temporais com a temperatura em: Tempo instantâneo: temperatura medida em determinado momento e reflete o calor presente no ar naquele momento. Tempo real: temperatura instantânea no presente momento.

Valores médios, máximos e mínimos: médias estatísticas. (Amplitude térmica é a diferença entre a máxima e a mínima em um período de tempo). Valores nominais: médias de 30 anos, normalmente usadas como uma referência para a caracterização térmica dos climas. A variação temporal da temperatura A variação temporal da temperatura decorre dois aspectos principais: trajetória diária e anual do sol e das variações interanuais de temperatura. Apesar dos processos de resfriamento e aquecimento serem simultâneos na superfície (solo), há um ganho de energia na presença do sol, que ao se por faz com que predomine a perda de energia do solo para o ar e desse para o espaço, isso é exemplificado pela perda de calor durante a noite tendo o seu valor mínimo próximo ao momento do nascer do sol. O padrão da variação de temperatura pode ser alterado pela presença de nebulosidade ou vento. As nuvens retêm parte da radiação emitida pela Terra e diminuem a penetração de radiação solar, assim diminuindo a amplitude térmica. Já o vento redistribui o calor presente no ar. A variação espacial da temperatura O ar sobre os continentes se aquece de forma diferente do que o ar sobre os oceanos. A água sendo semitransparente e tendo baixo albedo, aquece-se e resfria-se mais lentamente que o solo. Durante o dia o ar é mais aquecido sobre o continente e a noite sobre o oceano, isso gera as brisas. A variação da densidade dos mares e oceanos associada aos ventos, geram correntes marítimas que promovem a distribuição de energia dos oceanos. As temperaturas do ar representadas no mapa mundi têm seus valores ajustados a superfície do ar, devido as diferenças de relevo continental que modificariam as isotermas. O gradiente de temperatura é mais acentuado no h. norte que no h. sul, pois o primeiro possui superfície continental mais extensa. Nos continentes a mudança de direção das isotermas é mais acentuado que nos oceanos, pois os continentes são mais “rápidos” nos processos de aquecimento e resfriamento do ar. A variação vertical da temperatura do ar O gradiente vertical médio da Troposfera é de 0,6ºC/100m. A inversão térmica ocorre quando uma camada de ar quente se sobrepõe a uma camada de ar frio, formando uma “capa” e impedindo o movimento ascendente do ar, ou seja, impossibilitando a dispersão dos poluentes. Pode ser de cinco tipos: Por radiação: no inverno, quando os ventos não ocorrem ou são muito fracos e não há nebulosidade. Por advecção: noites claras de inverno, quando há o movimento horizontal do ar quente sobre uma superfície fria que resfria o ar pela base. Fundo de vale... Subsidência... Inversão Frontal... A água pode estar presente no ar nos seu três estados físicos. A transformação de um estado para o outro é responsável pela absorção ou liberação de grande quantidade de energia.

A presença de vapor no ar torna-o mais leve do que o ar seco, porque o vapor não é agregado a um dado volume de ar já existente, assim as moléculas de água substituem as de ar. A condensação é causada pela perda do calor latente de evaporação e a presença de núcleos de condensação e resulta na formação de nuvem, orvalho e nevoeiro. A umidade do ar A presença de vapor d’água na atmosfera é tratada como umidade. Existem variações na forma de abordar a presença de vapor são elas: Pressão de vapor: peso do vapor dado pela pressão que ele exerce sobre nuama superfície ao nível médio do mar. Umidade absoluta: peso do vapor d’água em um dado volume de ar (g/m³). Umidade especifica: razão entre o peso do vapor d’água e o peso do ar. Razão de mistura: quantidade de vapor em gramas presente em um kg de ar, retrata a mistura do vapor no ar seco (sua densidade). Umidade relativa: relação de proporção relativa entre o vapor existente no ar e o ponto de saturação do mesmo. O quanto em porcentagem de vapor está presente no ar em relação a quantidade máxima possível. A umidade relativa é inversamente proporcional a temperatura, ou seja, quanto maior a temperatura menor a umidade relativa. Aquecimento e resfriamento adiabático do ar O ar úmido é mais leve, mais facilidade de ascender (subir). Os movimentos verticais do ar para que ocorra formação de nuvens envolvem alterações na densidade da coluna de ar, que leva a mudança de temperatura sem que haja ganho ou perda de energia, ou seja, a temperatura é alterada adiabaticamente. A ascensão ocorre pela expansão das moléculas, o que diminui a densidade em relação ao ambiente, elas tem menos contato entre si e a temperatura da coluna cai, assim o ar sofre resfriamento adiabático. Na subsidência (ar descendendo) a densidade aumenta, há maior possibilidade de contato entre as moléculas, aumenta o número de choques e a temperatura se eleva, aquecimento adiabático. Conforme a temperatura de uma coluna de ar ascende, sua temperatura diminui, sua umidade relativa aumenta e a temperatura do ponto de orvalho dec...