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O CLIMA DA TERRA Olimpíada Regional de Ciências - ATMOSFERA

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Apresentação em tema: "O CLIMA DA TERRA Olimpíada Regional de Ciências - ATMOSFERA"— Transcrição da apresentação:

1 O CLIMA DA TERRA Olimpíada Regional de Ciências - ATMOSFERA
Prof. OSWALDO MASSAMBANI, Ph.D. Professor Titular Departamento de Ciências Atmosféricas Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas Universidade de São Paulo Olimpíada Regional de Ciências - ATMOSFERA CDCC – 5 de agosto de 2006

2 Conteúdo A história da Terra Os parâmetros orbitais que afetam o clima da Terra Os elementos do Sol e a atmosfera terrestre As circulações atmosféricas Os mecanismos que causam o “tempo” O papel dos oceanos no clima da Terra O clima em escala regional Prevendo o tempo e o clima Usando o radar meteorológico para monitorar a chuva A modelagem numérica de nuvens

3 Em torno de 14 a 15 bilhões de anos
Idade do Universo Formação da Terra Terra Atual Big-Bang Em torno de 14 a 15 bilhões de anos 4,6 bilhões “ANO GEOLÓGICO”

4 Janeiro Geológico Seg Ter Qua Qui Sex Sáb Dom 01 02 03 04 05 06 07
Formação da Terra Seg Ter Qua Qui Sex Sáb Dom Terra pastosa e muito quente Solidificação da crosta da Terra Crosta

5 Outubro Geológico Seg Ter Qua Qui Sex Sáb Dom 01 02 03 04 05 06 07
Atmosfera com 1% do Oxigênio atual Temperatura na superfície da Terra = 50 C Seg Ter Qua Qui Sex Sáb Dom Atmosfera igual à atual Explosão de Vida na Terra! ~ 4 bilhões de anos passados !

6 Dezembro Geológico Seg Ter Qua Qui Sex Sáb Dom 01 02 03 04 05 06 07
Aves, Mamíferos e Plantas com flores Aparecimento dos Dinossauros Seg Ter Qua Qui Sex Sáb Dom Extinção dos dinossauros Símios 17:30 Hominídeos 23:10 Homo Sapiens 23:59 História da Humanidade

7 Os parâmetros orbitais que afetam o clima da Terra

8 Parâmetros orbitais de MILANKOVITCH Precessão Excentricidade
Com a máxima excentricidade, a diferença da radiação solar recebida entre o periélio e o afélio é de cerca de 30% PRECESSÃO ELÍPTICA - a órbita eliptica da Terra gira ao redor de um foco. Obliqüidade OBLIQUIDADE - torque dos outros planetas causa um spinning do eixo. Sem a Lua a obliquidade da Terra variaria caóticamente, gerando dramáticas variações no clima. Talvez sem nossa Lua a vida poderia não existir na Terra.

9 A Formação da LUA Várias teorias têm sido propostas para explicar a origem da Lua. A teoria que melhor explica as propriedades observadas da Luas é a de que um objeto muito grande colidiu com a Terra e o material expalhado lentamente coalesceu formando a Lua. Essa teoria explica a composição da Lua e sua inclinação orbital

10 Os elementos do Sol e a atmosfera terrestre

11 Elementos do Sol A quantidade de radiação solar recebida por uma superfície em ângulo reto em relação à iluminação do sol no topo da atmosfera da Terra tem um valor médio de 1400 watts/m2 (suficiente para funcionar um pequeno secador de cabelos). Este valor é denominado de constante solar. Este mapa mostra a insolação anual média medida no topo da atmosfera terrestre entre o equador e os pólos.

12 Estrutura vertical da Atmosfera

13 Composição da Atmosfera
H2O Argonio 20% 78% 1% Oxigênio Nitrogênio CO2 CH4 (1.8) ppm 380 Ne 18 He (5) N2O 310 H2 CO 500 100 30 ppb HCHO 300 Etano SO2 NOx 500 200 100 ppt NH3 400 CH3OOH 700 H2O2 HNO3 outros Luft besteht zu etwa 80% aus Stickstoff und zu etwa 20% aus Sauerstoff. Der Wasserdampfgehalt ist stark variabel und beträgt in der Nähe des Erdbodens im Mittel etwa 1%. Das Edelgas Argon trägt ebenfalls etwa 1% bei. Alle anderen gasförmigen Luftbestandteile werden als Spurengase bezeichnet. Unter diesen hat CO2 mit etwa 380 ppm (=parts per million, d.h. 1:1 Mio.) den größten Anteil. Ein wesentlicher Teil der CO2 Konzentration ist durch Abgase, also durch menschliche Aktivität verursacht: vor Beginn der Industrialisierung schwankte die natürliche CO2 Konzentration im Lauf von Jahrmillionen zwischen 200 und 300 ppm, war jedoch nie so hoch wie heute. Im ppm Bereich findet man auch die Edelgase Helium und Neon, sowie das Treibhausgas Methan. In der nächsten Säule sind die Gase verzeichnet, deren mittlere globale Konzentration in Bodennähe in der Größenordnung 1:1 Mrd. (ppb = parts per billion) liegt. Wasserstoff (H2), Lachgas (N2O), Kohlenmonoxid (CO), und auch Ozon (O3) weisen heute allesamt höhere Konzentrationen auf als in vorindustrieller Zeit. Im letzten Balken findet sich eine Auswahl von Gasen, deren Konzentration wiederum um ein bis zwei Größenordnungen geringer ist (ppt = parts per trillion, d.h. 1 : 1 Billion bzw. 1 : ). Viele dieser Verbindungen werden (auch) durch Reaktionen in der Atmosphäre erzeugt. Insgesamt gibt es mehrere Tausend chemische Verbindungen in der Atmosphäre. Wie wichtig eine Substanz in Bezug auf ihre Umweltwirkung (Giftstoff, Treibhausgas, etc.) ist, entscheidet nicht ihre Konzentration, sondern in der Hauptsache ihre physikalischen und chemischen Eigenschaften. Ozônio

14 Espectro Solar e Terrestre

15

16 Evolução diurna da temperatura da superfície do Oceano vs
Evolução diurna da temperatura da superfície do Oceano vs. temperatura da superfície do continente Exemplo local do elevado calor específico da água

17 Distribuição global dos desertos

18 As circulações atmosféricas

19 Balanço de radiação – ondas curtas e ondas longas
Calor é transferido das baixas latitudes para as altas latitudes

20

21 Os jatos polares e subtropicais - correntes muito rápidas de vento
Diretamente associados à posição das Ondas de Rossby

22 Distribuição latitudinal da Precipitação e da Evaporação
deserts deserts

23 Precipitação anual (mm)

24 Os mecanismos que causam o “tempo”

25 Frente quente

26

27 Frente fria

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30 O papel dos oceanos no clima da Terra

31 Padrão de circulação oceânica
Uma circulação de cerca de 2000 anos ! Figure 4.22

32 Anomalia de temperatura da superfície do mar em dezembro de 1998
Anomalia de temperatura da superfície do mar em dezembro de Os tons avermelhados indicam regiões com valores acima da média e os tons azulados as regiões com valores abaixo da média climatológica. Pode-se notar a região no Pacífico Central e Oriental com valores positivos, indicando a presença do El Niño. Dados cedidos gentilmente pelo Dr. John Janowiak - CPC/NCEP/NWS/NOAA-EUA.

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34 O Clima em escala Regional

35 Clima Tropical Andagoya, Columbia, 5° N Iquitos, Peru 4° S
Calcutta, India 22.5° N ,

36 Clima árido e semi-árido
Berbera, Somalia 10.5° N , Clima árido e semi-árido Alice Springs, Australia 23.5° S ,

37 Latitude Média Úmida New Orleans, USA 30° N London, England 51.5° N

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39 Prevendo o tempo e o clima

40 Modelos numéricos do tempo e do clima
Modelo Climático Global (grid 200 km x 200 km) Modelo Climático Regional (grid, 60 km x 60 km) Modelo Climático Regional (grid, 14 km x 14 km) Downscaling estatístico

41 Usando o radar meteorológico para monitorar a chuva

42

43 A modelagem numérica de nuvens

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45 GRATO PELA ATENÇÃO !


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