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UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO DEPARTAMENTO DE GEOGRAFIA Disciplina: FLG 0253 - CLIMATOLOGIA I ATMOSFERA TERRESTRE Professor: Emerson Galvani.

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1 UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO DEPARTAMENTO DE GEOGRAFIA Disciplina: FLG CLIMATOLOGIA I ATMOSFERA TERRESTRE Professor: Emerson Galvani

2 Aula Anterior: - Apresentação do programa, bibliografia, conceitos iniciais (tempo e clima, controles e atributos do clima, normal climatológica, estação meteorológica, etc) e exercício 1, Aula de Hoje: Atmosfera terrestre, composição, estrutura e importância, Exercício 2, Visita a EMC do LCB/USP Entrega do exercício 1; A ATMOSFERA: A atmosfera é uma camada relativamente fina de gases e material particulado (aerossóis) que envolvem a Terra. De fato, 99% da massa da atmosfera está contida numa camada de ~32 km. Esta camada é essencial para a vida e o funcionamento ordenado dos processos físicos e biológicos sobre a Terra.

3 A atmosfera da Terra vista do espaço Fonte: Ahrens, C. D. Meteorology Today, 2003.

4 A ATMOSFERA: A atmosfera é uma camada relativamente fina de gases e material particulado (aerossóis) que envolvem a Terra. De fato, 99% da massa da atmosfera está contida numa camada de ~32 km. Esta camada é essencial para a vida e o funcionamento ordenado dos processos físicos e biológicos sobre a Terra.

5 A atmosfera protege os organismos da exposição a níveis arriscados de radiação ultravioleta, contém os gases necessários para os processos vitais de respiração celular e fotossíntese e fornece a água e oxigênio necessária para a vida. Composição do ar seco, ou seja, desconsiderando o vapor d´água.

6 Ppm significa partes por milhão.

7 O papel dos principais gases Nitrogênio e o oxigênio ocupam até 99% do volume do ar seco e limpo. A maior parte 1% restante é ocupado pelo gás inerte argônio que tem pouca importância nos processos térmicos. Dióxido de carbono é essencial para a fotossíntese. Por ser um eficiente absorvedor de energia radiante (de onda longa) emitida pela Terra, ele influencia o fluxo de energia através da atmosfera, fazendo com que a baixa atmosfera retenha o calor, tornando a Terra própria à vida.

8 O papel dos principais gases – CO 2 Por que o CO 2 está aumentando? Por que existe um ciclo sazonal no CO 2 ? Verão – maior consumo de CO 2 Inverno – as plantas morrem e liberam CO 2 para a atmosfera

9 O papel dos principais gases Vapor d'água é um dos mais variáveis gases na atmosfera. Nos trópicos úmidos e quentes constitui 4% do volume da baixa atmosfera, enquanto sobre os desertos e regiões polares pode constituir uma pequena fração de 1%. Contudo, sem vapor d'água não há nuvens, chuva ou neve. Além disso, o vapor d'água também tem grande capacidade de absorção, tanto da energia radiante emitida pela Terra (em ondas longas), como também de alguma energia solar.

10 O papel dos principais gases Ozônio é a forma triatômica do oxigênio (O 3 ). A presença do ozônio é vital devido a sua capacidade de absorver a radiação ultravioleta (UV) do sol na reação de fotodissociação. Esse processo ocorre na estratosfera entre 30 e 50 km de altitude O átomo livre recombina-se novamente para formar outra molécula de ozônio, liberando calor. Na ausência da camada de ozônio a radiação ultravioleta seria letal para a vida.

11 O papel dos principais gases Ozônio quando ocorre em superfície é prejudicial a saúde causando irritação nos olhos e danos aos vegetais. Forma-se em superfície com a interação dos COV (compostos orgânicos voláteis) e NOx (Óxidos de Nitrogênio) com a radiação solar. Em dias com intensa radiação solar os níveis de O3 ultrapassam os limites de segurança em especial no meio da tarde.

12 Fonte: Julio Barbosa Chiquetto, disponivel em

13 Metano (CH4). As principais fontes de geração desse gás são o cultivo de arroz, devido à condição anaeróbica das áreas alagadas; os animais herbívoros, devido ao processo de digestão (homem inclusive); depósito de carvão, óleo e gás natural, pois liberam metano para a atmosfera quando escavados ou perfurados. O metano é cerca de 30 vezes mais eficiente que o CO2 na absorção de radiação infra-vermelha (formação do efeito estufa natural).

14 Dos gases apresentados aqueles que influenciam no efeito estufa são: Vapor d´agua (H2O), Metano (CH4), Dióxido de Carbono (CO2), Oxido Nitroso (N2O), O efeito estufa é um processo natural que ocorre quando a radiação infra-vermelha emitida pela superfície é impedida de escapar e retorna para a superfície. Sem o efeito estufa a temperatura média no planeta seria de -18º C, ou seja 33º C abaixo da atual (14,65º C em 2005).

15 Estrutura Vertical da Atmosfera Sabemos que o ar é compressível, isto é, seu volume e sua densidade são variáveis. A força da gravidade comprime a atmosfera de modo que a máxima densidade do ar (massa por unidade de volume) ocorre na superfície da Terra. O decréscimo da densidade do ar com a altura é bastante rápido (decréscimo exponencial) de modo que na altitude de ~5,6 km a densidade já é a metade da densidade ao nível do mar e em ~16 km já é de apenas 10% deste valor e em ~32 km apenas 1%.

16 Estrutura Vertical da Atmosfera A patm é expressa no SI (Sistema Internacional) em kPa (quilo Pascal) mas pode ser representada também em: 1 ATM = 760 mmHg = 1.013,3 mb = 1013,3 hPa = 101,33 kPa Perfil vertical médio da pressão do ar.

17 Estrutura Vertical da Atmosfera A camada inferior, onde a temperatura decresce com a altitude, é a troposfera. Esta se estende a uma altitude média de 12 km (~ 20 km no equador e ~ 8 km nos pólos). Nesta camada a taxa de variação vertical da temperatura tem valor médio de - 6,5°C/km, ou seja, -0,65 o C a cada 100 metros. do grego tropos equivale a revirar ou misturar)

18 Estrutura Vertical da Atmosfera Estratosfera em média se inicia a cerca de 18 a 20 km de altitude com seu topo localizada a 50 km. É nessa camada que parte da radiação solar ultravioleta (UV) é absorvida durante o processo de formação do Ozônio. Esse processo de absorção da radiação UV pelo O3 resulta em aumento da temperatura, passando de – 57ºC na base a 0 ºC no topo, um acréscimo de 57ºC.

19 Estrutura Vertical da Atmosfera Mesosfera é a camada onde o ar se torna cada vez mais rarefeito. A temperatura volta a diminuir conforme aumenta a altitude. Seu topo esta em torno de 80 km, registrando valores em de -90°C.

20 Estrutura Vertical da Atmosfera Termosfera: Essa camada se inicia por volta de 80 km de altitude até cerca de 500 km, destaca-se por apresentar temperatura do ar elevadas, resultantes da absorção de radiação solar de onda curta, principalmente raios gamas, X e ultravioleta, pelo oxigênio e nitrogênio. É nesta região que se localiza a ionosfera e que torna possível a transmissão de ondas de rádio por refleti-las de volta à superfície da Terra.

21 Estrutura Vertical da Atmosfera

22 Como é obtido esse perfil? -Instrumentos meteorológicos instalados em aeronaves, -Lançamento de balões e foguetes contendo instrumental meteorológico – Radiossondagem (~20 km), -Balões estratosféricos (até ~50km),

23 Estrutura Vertical da Atmosfera Para altitudes superiores a 25 km são utilizados balões estratosféricos. Tar = 20,4 oC São Paulo, SP Lon = 46,65 W Lat = 23,62 S Alt = 722 m

24 Como a atmosfera atingiu o estado atual? A atmosfera inicial consistia principalmente de H e He, A atmosfera posterior foi formada principalmente pelas emissões vulcânicas,

25 Monte St. Helena (EUA) adicionando vapor, CO 2 e outros compostos à nossa atmosfera. 85 % vapor dágua 10 % CO 2

26 Como a atmosfera chegou a composição atual? 1) Inicialmente por meio de emissões vulcânicas: –Vapor dágua85% –Dióxido de carbono10% –Nitrogênio % –Enxofre % –Partículas e materiais da superfície. 2)Vapor dágua condensou, formando os oceanos. 3)Dióxido de carbono foi dissolvido nos oceanos e fixado nas rochas sedimentares de carbonato; 4) O oxigênio e ozônio foram obtidos por processo de Foto-dissociação (A partir da processos com a Radiação UV).

27 Verifique exercício 2 a ser entregue na próxima aula (impresso e na página do apoio didático)


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