Meteorologia e Climatologia - Revisão 1

METEOROLOGIA E CLIMATOLOGIA

Revisão 1

Profª Helen Gurgel

1° / 2013

O tempo e o clima no contexto das ciências ambientais

CLIMA

FAUNA

SOLOS ROCHAS

VEGETAÇÃO

O tempo e o clima no contexto das ciências ambientais

As regiões com alta disponibilidade de água e energia apresentam maior biodiversidade, enquanto que nas regiões frias ou secas somente alguns poucas espécies ocorrem.

A condição climática é que irá condicionar a distribuição dos seres vivos no globo. A distribuição da vegetação natural nas diversas regiões da Terra depende basicamente do clima.

Climas do Mundo

Vegetação Natural

Meteorologia e Climatologia

Meteorologia - Ciência da atmosfera e está relacionada ao estado físico, dinâmico e químico da atmosfera. Aplica as leis físicas clássicas e técnicas matemáticas em seu estudo de processos atmosféricos. Portanto o estudo direciona-se ao tempo.

Climatologia - É o estudo científico do clima. Aplicando em sua metodologia a estatística nas informações relacionadas ao clima a partir das informações a respeito do clima. O estudo direciona-se ao clima.

A climatologia está baseada na meteorologia que se baseia-se nas leis físicas e matemáticas.

Agrometeorologia

• Agrometeorologia também conhecida como Meteorologia Agrícola é o ramo da Meteorologia que estuda a influência das condições meteorológicas nas atividades agropecuárias e agroflorestais.

• A Meteorologia e a Climatologia interage com as mais diversas áreas de conhecimento das Ciências Agroflorestais e isso faz dela uma disciplina extremamente importante na formação dos profissionais que irão trabalhar nesse ramo.

Fonte: Sentelhas & Angelocci, 2009

Agrometeorologia

Em razão dessa interação com as diversas áreas ligadas as ciências agroflorestais, a Agrometeorologia tem papel fundamental tanto no

planejamento agroflorestal como nas tomadas de decisão

Planejamento Agroflorestal Tomadas de Decisão

Baseado no clima local e no

balanço hídrico que define as

estações seca e úmida

Zoneamento agroclimático

Época mais adequada de semeadura

Planejamento topo e microclimático

Baseadas nas condições do

tempo vigentes e previstas, que

definem as condições térmicas e

de disponibilidade hídrica atuais

Semeadura / Colheita

Irrigação, Preparo do solo

Controle fitossanitário

Medidas contra eventos adversos

Minimiza o risco

associado à atividade

agroflorestal


Agrometeorologia

Delimita as áreas aptas ao cultivo de determinada cultura, levando-se em conta as exigências térmicas, hídricas e fotoperiódicas

Possibilita decidir sobre a viabilidade ou necessidade de realização de uma prática agrícola, em função das condições meteorológicas ou hídricas atuais do solo e da previsão do tempo para os próximos dias.

Zoneamento Agroclimático

Tomadas de Decisão


Tomadas de Decisão

A aplicação de defensivos exige tempo seco e com pouco vento. Além disso, não pode haver chuva após a aplicação, o que

reduz a eficiência do controle Irrigação Preparo do solo

Pulverização

Colheita Semeadura

A lâmina de água a ser reposta por irrigação depende da umidade do

solo, a qual por sua vez depende do balanço entre a evapotranspiração e a

chuva

A realização da colheita exige condições secas. A chuva atrapalha o processo de secagem dos produtos e a entrada de

máquinas e homens no campo

A semeadura somente deve ser realizada quando a disponibilidade de água no solo for suficiente

para garantir a germinação, ou seja, maior do que 70% da capacidade de campo

O solo para ser manejado não pode estar nem muito seco (desestrutura o solo) e nem muito úmido (ocorre compactação). O ideal é

entre 40 e 90% da capacidade de campo


Tempo e Clima

O estado da atmosfera pode ser descrito por variáveis que caracterizam sua condição física. Essas variáveis são o que chamamos de elementos meteorológicos: temperatura do ar, umidade relativa do ar, velocidade e direção do vento, precipitação, pressão atmosférica, radiação solar, etc...

Para um dado local, o estado da atmosfera pode ser descrito tanto em termos instantâneos, definindo a condição atual, a qual é extremamente dinâmica, como também em termos estatísticos, definindo a condição média, a qual é por sua vez uma descrição estática.


Elementos e Fatores Meteorológicos/Climatológicos

• Elementos Meteorológicos/Climatológicos:

Elementos são grandezas (variáveis) que caracterizam o estado da atmosfera em um dado local e instante: radiação solar, temperatura, umidade relativa, pressão, velocidade e direção do vento.

• Fatores Meteorológicos/Climatológicos:

Fatores são agentes causais que condicionam os elementos climáticos. Fatores geográficos como latitude, altitude e continentabilidade/oceanidade afetam os elementos.

Por exemplo: Quanto maior a altitude, menor a temperatura e a pressão atmosférica.

Os fenômenos atmosféricos ocorrem de forma continuada, havendo influência de uma escala sobre a outra. No entanto, visando facilitar o entendimento de suas ocorrências e os efeitos possíveis da ação humana, pode-se separá-las em três grandes categorias:

• Macro-escala

• Meso-escala

• Micro-escala

Escala Espacial dos Fenômenos Atmosféricos

Macro

Meso

Micro

Clima

As NORMAIS CLIMATOLÓGICAS indicam as condições médias do estado da atmosfera do local e isso possibilita se caracterizar o seu CLIMA e a comparação entre localidades.


Normais Climatológicas

• As "Normais Climatológicas" são obtidas através do cálculo das médias de parâmetros meteorológicos, obedecendo a critérios recomendados pela Organização Meteorológica Mundial (OMM).

• Essas médias referem-se a períodos padronizados de 30 (trinta) anos, sucessivamente, de 1901 a 1930, 1931 a 1960 e 1961 a 1990. Como, no Brasil, somente a partir de 1910 a atividade de observação meteorológica passou a ser feita de forma sistemática, o primeiro período padrão possível de ser calculado foi o de 1931 a 1960.

Classificação Climática

A classificação climática visa caracterizar em uma grande área ou região, zonas com características climáticas e biogeográficas relativamente homogêneas. Dependendo do objetivo do classificador, essa caracterização pode ser feita com base:

• Na paisagem natural

• Em índices climáticos

Classificação de Köppen A segunda letra (indicador de tipo)

O significado de cada uma das segundas letras utilizadas é o seguinte:

Classificação de Köeppen Primeira letra (indicador de grupo) Segunda letra (indicador de tipo)

Terceira letra (indicador de subtipo)

X X X

Variabilidade e Modificação Climática

IPCC (2001b) define Modificação Climática (Climate Change) como as mudanças de clima no tempo devido a variabilidade natural e/ou resultado das atividades humanas (ações antrópicas).

Framework Convention on Climate Change adota para o mesmo termo a definição de mudanças associadas direta ou indiretamente a atividade humana que alterem a variabilidade climática natural observada num determinado período.

Variabilidade climática: terminologia utilizada para as variações de clima em função dos condicionantes naturais do globo terrestre e suas interações;

Modificação climática: são as alterações da variabilidade climática devido as atividades humanas

Movimento de Rotação da Terra • O movimento de Rotação da Terra

em torno de seu próprio eixo faz com que qualquer local da superfície terrestre experimente uma variação diária em suas condições meteorológicas, especialmente na radiação solar e na temperatura do ar.

• Isso gera a escala diária de variação das condições meteorológicas. Além disso, a rotação da Terra nos dá a sensação de que o Sol se movimenta (aparentemente) no sentido Leste-Oeste.

23°27’

Translação e formação das estações do ano

• O movimento de Translação da Terra em torno do Sol provoca uma variação estacional (ou sazonal) na irradiância solar da superfície terrestre, gerando as estações do ano. Essa variação estacional se deve à inclinação do eixo terrestre em 23°27’ em relação à normal ao plano da eclíptica, fazendo com que um observador na superfície terrestre tenha a sensação de que o Sol se movimenta no sentido Norte-Sul ao longo do ano.

Declinação Solar Esse movimento aparente se dá entre as latitudes de 23°27’N e 23°27’S, que correspondem respectivamente aos Trópicos de Câncer e Capricórnio. O ângulo formado entre as linhas imaginárias do Equador e a que liga o centro da Terra ao Sol denomina-se Declinação Solar (δ). δ indica a latitude na qual o Sol “está passando” num determinado instante no seu movimento aparente N-S.

Radiação Solar e Fotoperíodo

• Além da variação temporal, o movimento aparente do Sol em relação à superfície da Terra origina também uma variação espacial tanto da disponibilidade de radiação solar (Qo) como do fotoperíodo (N).

• Radiação solar é o fluxo de energia proveniente do Sol.

• Fotoperíodo é a duração efetiva do dia, é o intervalo de tempo transcorrido entre o nascimento e o ocaso do Sol.

Radiação Solar x Latitude

Fotoperíodo x Latitude

Fatores Meteorológicos / Climáticos

• Fatores são agentes causais que condicionam os elementos

meteorológicos / climáticos (radiação solar, temperatura do ar, chuva,

velocidade e direção do vento, pressão atmosférica e umidade relativa

do ar). A atuação dos diversos fatores, como latitude e altitude, faz com

que os elementos meteorológicos variem no tempo e no espaço.

Aula adaptada da apresentação elaborada pelos Professores Paulo Cesar Sentelhas e Luiz Roberto Angelocci (ESALQ/USP)

Fatores Climáticos

• Diversos FATORES atuam para a formação das condições do TEMPO de um local e, consequentemente, para a formação de seu CLIMA. Esses fatores são agentes causais que condicionam os elementos. Como já foi visto na Aula 2, os fatores podem ser classificados de acordo com a escala de estudo, ou seja, com efeitos no MACRO, MESO e MICROCLIMA.

Macroclima Mesoclima

Microclima

Fatores do Macroclima

• São aqueles que atuam em escala regional ou geográfica. São

classificados como permanentes (latitude, altitude/relevo,

oceanidade/continetalidade, etc.) ou variáveis (correntes oceânicas,

centros semi-permanentes de alta e baixa pressão, massas de ar,

composição atmosférica, etc.).


Latitude

Esse fator está ligado às relações Terra-Sol, que envolve o movimento aparente do Sol no sentido N-S ao longo do ano, o qual é consequência do movimento de translação e da inclinação do eixo terrestre (23°27’) em relação à perpendicular ao plano da eclíptica. Com isso, ocorre variação espacial e temporal do ângulo de incidência dos raios solares na superfície (ângulo zenital) e do fotoperíodo, os quais por sua vez geram valores diários de irradiância solar variáveis de acordo com a latitude e com o dia do ano, resultando em diferenças nas condições térmicas.

> Latitude < Temperatura média anual


Altitude/Relevo

O aumento da altitude ocasiona diminuição da temperatura. Isso ocorre em consequência da rarefação do ar e da diminuição da pressão atmosférica

Média ≈ 0,6°C / 100m

(esse valor depende da quantidade de vapor no ar)

Inversão térmica

• Uma exceção à regra: a inversão térmica...


Oceanidade / Continentalidade

Esses termos se referem, respectivamente, à proximidade ou distância do oceano ou grandes massas de água.

Oceanidade se refere ao efeito do oceano sobre o clima de uma região litorânea. A água do oceano atua como um moderador térmico, ou seja, não permite que grandes variações de temperatura ocorram. Isso se dá pelo fato da água ter maior calor específico do que o ar, resfriando-se e aquecendo-se mais lentamente. A massa de água ao trocar calor com o ar faz com que haja uma atenuação tanto do aquecimento do ar como de seu resfriamento, reduzindo assim a amplitude térmica (Tmax – Tmin).

A continentalidade ocorre em locais situados no interior dos continentes, portanto sem sofrer efeito dos oceanos. Nessa condição, as amplitudes térmicas são maiores, tanto em termos diários como em termos anuais.

Cuiabá → Amplitude térmica mensal entre 8 e 17°C

Salvador → Amplitude térmica mensal entre 3 e 6°C


Correntes Oceânicas

A movimentação contínua das águas oceânicas em função de diferenças de densidade (causadas por diferença de temperatura e salinidade e pela rotação da Terra) gera correntes que se movem de maneira organizada, mantendo as suas características físicas, as quais diferem das águas adjacentes. As correntes que circulam dos Polos para o Equador são FRIAS e as que circulam do Equador para os Polos são QUENTES.

A atmosfera em contato com essas massas de água entram em equilíbrio térmico com a superfície. Por isso, as correntes tem grande efeito sobre o regime térmico e hídrico (chuvas) na faixa litorânea dos continentes.

Correntes Frias → Condicionam clima ameno e seco Correntes Quentes → Condicionam clima quente e úmido

Fatores do Mesoclima

• São aqueles que dependem do relevo local, especialmente da configuração dos terrenos e da exposição desses em relação à radiação solar. Esses fatores devem ser levados em consideração nas regiões Sul e Sudeste do Brasil, quando da implantação de culturas susceptíveis às geadas.


Configuração do terreno

Planaltos e baixadas favorecem o acúmulo de ar frio, criando mesoclimas diferentes das meia-encostas e espigões. As culturas susceptíveis às geadas devem ser implantadas em área livres do acúmulo do ar frio


Exposição do terreno

Nas regiões Sul e Sudeste do Brasil, os terrenos com faces voltadas para o Norte são, em média, mais ensolarados, secos e quentes do que as voltadas para o Sul. Nas faces voltadas para o Sul, as temperaturas são menores (maior risco de geadas) e a umidade será maior (favorecendo as doenças).

Fatores do Microclima

• São aqueles que modificam o clima em microescala, devido ao tipo de cobertura do terreno ou prática agrícola, podendo assim ser modificado pelo homem. Muitas vezes, a alteração do microclima é necessária para que se possa cultivar uma certa cultura, não apta ao macroclima da região.

• Exemplos disso são os ambientes protegidos (estufas, telados, etc.) que tem por finalidade reduzir a incidência de radiação solar sobre as culturas, elevar as temperaturas ou evitar a ação da chuva nas plantas.

Albedo

• “É uma medida da quantidade de luz refletida (...) Albedo pode ser definido como a razão entre a irradiância refletida (de forma direta ou difusa) e a quantidade incidente.”

http://pt.wikipedia.org/wiki/Albedo

Ilhas de calor

Ilhas de calor

Quadro síntese dos elementos do clima e fatores geográficos

Pressão Atm

Temperatura

Umidade

Latitude

Altitude

Relevo

Correntes marinhas

Distância em relação ao mar

Atividades humanas

Albedo

Global

Regional

Local

Elementos

climáticos Fatores geográficos Níveis de influência

Fonte: Climatologia: noções básicas e climas do Brasil (adaptado)

Atmosfera Terrestre

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

Aula adaptada da apresentação elaborada pelos Professores Paulo Cesar Sentelhas e Luiz Roberto Angelocci (ESALQ/USP) e Prof. Pedro Henrique Ferreira Coura

Atmosfera Terrestre

• É composta de gases que permitiu o surgimento e a manutenção da vida no Planeta.

• Mantida pela Ação Gravitacional

– É mais densa próxima a superfície e vai se tornando rarefeita com a altura.

– A maior parte de sua massa (98%) está concentrada nos primeiros 29Km, sendo que os outros 2% estão distribuídos até um limite aproximado de 10.000Km.

• Variação na densidade e na composição dos gases.

• É um fino invólucro gasoso composto principalmente de nitrogênio (N2) e Oxigênio (O2), com pequenas quantidades de outros gases, como vapor d’água (H2O) e dióxido de carbono (CO2).

Composição da Atmosfera Terrestre

Estrutura da atmosfera

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

Termosfera

Mesosfera

Estratosfera

Troposfera

Exosfera

Hetereosfera

Homosfera

Estrutura da atmosfera

• 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).

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.

Efeito Estufa – Importância para o Planeta Terra

• O efeito estufa é um fenômeno atmosférico natural, em que alguns gases que compõem a atmosfera funcionam como uma barreira para as ondas de calor (radiação terrestre) emitidas pela Terra, aprisionando parte desse calor, o que mantém o planeta aquecido.

• Sem o efeito estufa a Terra teria temperaturas medias abaixo de 10°C negativos.

Difusão da radiação solar

• Os constituintes atmosféricos, normalmente aerossóis, partículas de poeira e gotículas de água (nuvens, nevoeiros, etc.) mudam a direção dos raios solares. Esse processo gera a radiação multi-direcional, denominada de difusa. Parte dessa radiação retorna ao espaço sideral. Quanto maior a espessura da camada da atmosfera a ser atravessada pela radiação solar, maior a difusão.

Movimentos Atmosféricos

Aula adaptada da apresentação elaborada pelos Professores Paulo Cesar Sentelhas e Luiz Roberto Angelocci (ESALQ/USP) e Prof. Pedro Henrique Ferreira Coura



Circulação Atmosférica na América do Sul

Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCAS)

El Niño / La Ninã

Dipolo do Atlântico

Circulações e Ventos Locais

Brisas de Vale e de Montanha

Ventos Fohen ou Chinook

Massas de ar

Frentes

Radiação

Leis da Radiação

Balanço de Radiação

Balanço de Radiação

Temperatura do Ar e do Solo

Controles da Temperatura

A) Radiação solar

B) Correntes Oceânicas

C) Altitude

D) Advecção de massas de ar

E) Aquecimento diferencial da terra e da água

F) Posição geográfica (continentalidade/maritimidade)

Fatores Determinantes da Temperatura do Solo

• O fluxo de calor no solo depende, basicamente, da sua condutividade térmica, de seu calor específico e de sua emissividade, os quais por sua vez dependem do tipo do solo. Além disso, essa variação é afetada pela interação com outros fatores, dentre eles:

Fatores Externos

Relacionados aos elementos meteorológicos: irradiância solar global, temperatura do ar, nebulosidade, chuva e vento.

Fatores Intrínsecos

Relacionados ao tipo de solo, ao relevo e ao tipo de cobertura do terreno

Emissividade representa a maior ou menor tendência que determinado corpo tem em emitir radiação. O poder de emissividade está associado à natureza do corpo.

EXERCÍCIO 2

Não haverá aula nos dias 29 e 31 de maio.

- Realizar um levantamento sobre a importância do ciclo do nitrogênio e do ciclo do carbono para os estudos de mudanças climáticas.

- O trabalho deverá ser feito em grupo de 4 a 6 alunos. Não será aceito trabalho com menos de 4 ou mais de 6 alunos.

- Data da entrega: 12/06

- O trabalho deve conter de 6 a 8 páginas.

- Capa - Introdução – Resultado e Discussão - Conclusão (deve constar a opinião pessoal) – Referências Bibliográficas segundo normas da ABNT.

- Esse trabalho será considerado um trabalho prático.

- Os trabalhos que não seguir o que foi solicitado não será considerado.

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