Diamantino Henriques Diamantino Henriques
20142014
Formação Básica para Técnicos de MeteorologiaFormação Básica para Técnicos de Meteorologia
A Atmosfera
É a camada gasosa que envolve a Terra.
O ar
É uma mistura de gases e partículas em suspensão.
Estrutura vertical da Atmosfera
As radiosondas permintem um conhecimento detalhado da estrutura vertical da atmosfera
Observação da estrutura vertical da AtmosferaObservação da estrutura vertical da Atmosfera
Homosfera e HeterosferaHomosfera e Heterosfera
Estrutura Vertical da AtmosferaEstrutura Vertical da Atmosfera
Em função da variação Em função da variação da da temperaturatemperatura::
•TermosferaTermosfera•MesosferaMesosfera•EstratosferaEstratosfera•TroposferaTroposfera
Em função da variação Em função da variação da da temperaturatemperatura::
•TermosferaTermosfera•MesosferaMesosfera•EstratosferaEstratosfera•TroposferaTroposfera
Em função da variação Em função da variação da composição química:da composição química:
•HeterosferaHeterosfera•HomosferaHomosfera
Em função da variação Em função da variação da composição química:da composição química:
•HeterosferaHeterosfera•HomosferaHomosfera
IonosferaIonosfera
IonosferaIonosfera
Camada Limite PlanetáriaCamada Limite Planetária
Estrutura vertical da Atmosfera
Constituinte
Tempo Residência(Anos)
Abundânciappm(v)
Quase -permanentes
Azoto - N2 ≈ 2 × 107 0.781 × 106
Oxigênio - O2 ≈ 4 × 103 0.209 × 106
Argon - Ar > 106 9170
Neon - Ne > 106 18.2
Hélio - He > 106 5.24
Kripton - Kr > 106 1.14
Xenon - Xe > 106 0.086
Variáveis
Dióxido de carbono - CO2 ≈ 3 395
Metano - CH4 ≈ 5 1.6
Monóxido de carbono - CO ≈ 0.5 0.11
Hidrogênio - H2 ≈ 5 0.56
Óxido nitroso - N2O 100 0.3
Cloroflurocarbonetos - CxFyClz 1 -100 0.3 × 10-3
Muitovariáveis
Ozono - O3 ≈ 0.08 0.01 -0.05
Vapor de água - H2O ≈ 0.03 ≈ 1000
Óxidos de azoto - NOx ≈ 0.01 ≤ 10-3
Amoníaco - NH3 ≈ 0.01 ≤ 10-2
Dióxido de enxofre - SO2 ≈ 0.01 ≤ 10-3
COMPOSIÇÃO COMPOSIÇÃO DA ATMOSFERADA ATMOSFERA
Medidas de abundâncias atmosféricasMedidas de abundâncias atmosféricas
Razão de mistura molarRazão de mistura molar (em volume):(em volume): p
p
V
v
n
nx iiii ===
% (v) = 10-2 ppm (v)= 10-6
ppb (v) = 10-9 ppt(v) = 10-12
Razão de misturaRazão de mistura (em massa):(em massa): M
Mx
nM
Mn
m
mr i
iiii
i ===% (m) = 10-2
ppm (m) = 10-6
ppb(m) = 10-9 ppt (m)= 10-12
Concentração:Concentração: [ ] ρρ ii
iiii
i rV
m
m
mMi
V
Mn
V
m =====
Concentração molar:Concentração molar: [ ]V
ni i=
gm-3
mg m-3
μg m-3
mol m-3
mol l-3
ni = número de moles de moléculas do constituinte i.
n = número de moles de moléculas de ar
vi = volume parcial do constituinte i:
V= volume de ar
pi = pressão parcial do constituinte i:
p = pressão atmosférica
mi = massa do constituinte i
m = massa de ar
Mi = massa molecular do constituinte i
M = massa molecular média do ar seco ( ≈ 29 g mol-1)
ρ = densidade do ar seco (≈ 1225 g m-3, para: T= 15°C e p= 1013 hPa)
Medidas de abundâncias atmosféricasMedidas de abundâncias atmosféricas
Dióxido de Carbono – CODióxido de Carbono – CO22
Metano – CHMetano – CH44
Monóxido de Carbono – COMonóxido de Carbono – CO
Amostrador MAKS (NOAA/CMDL flask sampling programme)
Amostragem de ar para análise laboratorialAmostragem de ar para análise laboratorial
Problema:Problema:
Qual a concentração de CO2 correspondente a uma razão de mistura de 395 ppmv ?
Medidas de abundâncias atmosféricasMedidas de abundâncias atmosféricas
M
Mx iii ρρ = ρ=1225 g/m3
M=29 g/molMCO2 =12+16 +16=44 g/mol
ρCO2= 395 × 10-6 × 1225 × 44/29 =
= 0,734 g/m3 = 734 mg/m3
Medidas de abundâncias atmosféricasMedidas de abundâncias atmosféricas
1 Unidade Dobson (UD) = 2.69×1020 moléculas de O3 por m2
Quantidade total de ozonoQuantidade total de ozono
Espectrofotómetro de ozono de DobsonEspectrofotómetro de ozono de Dobson
Exploração regular em Lisboa desde 1967 até 2002.
Primeiras observações em 1951 na ilha de Santa Maria com um espectrofotómetro Dobson.
Espectrofotómetro de ozono BrewerEspectrofotómetro de ozono Brewer
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
0 100 200 300 400 500
Concentração O3 (ug/m3)
Alti
tude
(m
)
Lajes
Lisboa
Funchal
Sondagem de OzonoSondagem de Ozono
Preparação de uma Sondagem de OzonoPreparação de uma Sondagem de Ozono
Evolução da atmosfera terrestreEvolução da atmosfera terrestre
( 109 years )
methane (CH4) and ammonia (NH3)