Domínios e Paisagens Biogeográficos Talassociclo - O balanço de calor nos oceanos Prof. Dr. Dakir...

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Talassociclo - O balanço de Talassociclo - O balanço de calor nos oceanoscalor nos oceanos

Prof. Dr. Dakir Larara

Sumário da aula

• Introdução

• O Balanço de calor oceânico

• As variáveis do balanço de calor oceânico

• Distribuição Geográfica do balanço de calor

• Transporte meridional da calor e água doce

Introdução• Cerca de metade da luz solar que chega no planeta é absorvida pelos oceanos e pela terra

• Apenas 1/5 da luz solar disponível é diretamente absorvida pela atmosfera

• Do calor armazenado pelos oceanos: i) uma grande parte é liberada localmente para a atmosfera (principalmente sob a forma de evaporação e radiação infra-vermelho) e ii) outra parte é transportada pelas correntes para outras áreas (e.g. altas latitudes durante o inverno)

• O calor armazenado nos oceanos é um importante moderador do clima

• O transporte de calor não é estacionário. Desta forma, as variações no balanço de calor e transporte associado, são importantes no entendimento das variações climáticas

O balanço de calor oceânico

• As trocas de calor na superfície dos oceanos são o resultado de uma falta de balanço entre aquilo que entra e o que sai da superfície oceânica. Isto é chamado de fluxo de calor

• Estes trocas ocorrem geralmente na superfície, sendo que os fluxos de sub-superfície são geralmente bem menores

• Em termos globais, os fluxos devem ser balanceados, caso contrario, ocorreria um aquecimento ou um resfriamento dos oceanos

O balanço de calor oceânico

• Os principais termos do balanço de calor incluem:

Insolação (QOC ou QSW): fluxo de luz solar incidente no oceano

Radiação infra-vermelha líquida (QOL ou QLW): fluxo líquido de radiação infra-vermelho do oceano

Fluxo de calor sensível (QS): devido a variação de temperatura

Fluxo de calor latente (QL): devido a troca de estado (líquido para gasoso e vice-versa)

Advecção (QV): devido às correntes

VSLOLOCT QQQQQQ Watts/m2

Variação de temperatura do ar aumenta a medida que se afasta da costa, podendo chegar a 60C na

Sibéria

As variáveis do balanço de calor

• Fatores que influenciam a insolação:

– Altura do sol acima do horizonte (latitude, estação, período do dia)

– Comprimento do dia (estação, latitude)

– Atenuação atmosférica (nuvens, poeira, aerossóis)

– Refletividade da superfície (ângulo de incidência do sol e rugosidade da superfície)

Média mensal da insolação em um dia limpo, durante o ano de 1989, e com base em dados do International Satellite Cloud Climatology Project

Variação da média anual: 30W/m2 < QOC < 260W/m2

• Fatores que influenciam a radiação infra-vermelha líquida:

– Espessura e altura das nuvens e quantidade de vapor atmosférico (quanto mais úmido, menor a quantidade de calor que volta para a atmosfera)

– Temperatura da água (quanto maior a temperatura maior a irradiação)

– Cobertura de gelo e neveVariação da média anual: - 60 W/m2 < QOL < - 30 W/m2

• Fatores que influenciam o fluxo de calor latente:

– Vento (aumento do vento aumenta a evaporação)

– Umidade relativa do ar (ar seco aumenta a evaporação)

Variação da média anual: - 130 W/m2 < QL < - 10 W/m2

• Fatores que influenciam o fluxo de calor sensível:

– Vento

– Diferença de temperatura na interface ar-mar

Distribuição geográfica do balanço de calor

Média anual e global da distribuição de 100 unidades de radiação solar entrando no topo da atmosfera. Os fluxos de radiação solar aparecem à esquerda, radiação infra-vermelho no meio e fluxos de calor sensível e latente a direita.

Balanço de radiação solar (Total = 100)

Espalhado ou refletido para o espaço (7+16+8)

Absorvido pela atmosfera (17+3) Absorvido pela sup. da Terra (49)

Balanço de radiação na sup. Terra (Total = + 30)

Esfriamento por radiação infra-vermelha (95-114)

Aquecimento Solar (49)

Balanço de radiação na atmosfera (Total = - 30)

Esfriamento por radiação infra-vermelha (-40-20-9+114-95)

Aquecimento Solar (20)Transferência de calor

(Total = 30)Calor sensível (7) Calor latente (23)

Distribuição geográfica do balanço de calor

(a) Média zonal dos termos na transferência de calor para o oceano(b) Fluxo de calor líquido sem a limitação devido ao transporte de calor e água

doce e com a limitação

(a)

(b)

Distribuição geográfica do balanço de calor

QOC com base na reanálise do ECMWF (40 anos)

< nuvens > QOC (+ da atmosfera para o oceano)

Distribuição geográfica do balanço de calor

Animação de QOC com base na reanálise do ECMWF

http://geography.uoregon.edu/envchange/clim_animations/

Distribuição geográfica do balanço de calor

QOL com base na reanálise do ECMWF (40 anos)

< nuvens > QOC (- do oceano para a atmosfera)

Distribuição geográfica do balanço de calor

Animação de QOL com base na reanálise do ECMWF

Distribuição geográfica do balanço de calor

QL com base na reanálise do ECMWF (40 anos)

QL é dominado por evaporação na região do Alísios (- do oceano para a atmosfera)

Distribuição geográfica do balanço de calor

Animação de QL com base na reanálise do ECMWF Importante: neste gráfico, os valores + são do oceano para

a atmosfera

Distribuição geográfica do balanço de calor

QS com base na reanálise do ECMWF (40 anos)Influenciado pela diferença de temperatura na interface

QS é dominado pelas massas de ar frio dos continentes (- do oceano para a atmosfera)

Distribuição geográfica do balanço de calor

Animação de QS com base na reanálise do ECMWFImportante: neste gráfico, os valores + são do oceano

para a atmosfera

Distribuição geográfica do balanço de calor

Q com base na reanálise do ECMWF (40 anos)

Q é + na região equatorial e – região da Ásia e Correntes Quentes (+ da atmosfera para o oceano)

Distribuição geográfica do balanço de calor

Animação de Q com base na reanálise do ECMWF Importante: neste gráfico, os valores - são da atmosfera para

o oceano

Transporte meridional de calor

• A Terra ganha calor na atmosfera tropical e perde calor na atmosfera polar• Tanto a atmosfera como o oceano tem que transportar calor das regiões de baixa latitude para as regiões de alta latitude, para que exista um equilíbrio.

Transporte de calor pelos oceanos

Distribuição geográfica do balanço de água

E-P (mm/dia) com base na reanálise do ECMWF (40 anos)

Distribuição geográfica do balanço de água

P-E (mm/mês) com base na reanálise do ECMWFImportante: as unidades são diferentes do gráfico anterior