MODELOS DE CIRCULAÇÃO. Teorias sobre a circulação geral da atmosfera

Transcrição

1 MODELOS DE CIRCULAÇÃO Teorias sobre a circulação geral da atmosfera

2 Circulação do Ar nos Centros de Alta e Baixa Pressão Estados de Tempo Centro de Baixas Pressões ou Depressão ou ciclone Convergência e Ascendência do ar Efeito: Instabilidade Atmosférica Centro de Altas Pressões ou Anticiclone Subsidência e Divergência do ar Efeito: Estabilidade Atmosférica

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4 Centro de baixa pressão -Ciclone - Área na qual após traçar-se as isóbaras (reduzidas ao nível do mar) tem-se a formação de núcleos com pressões mais reduzidas que o entorno, - Ao caminhar para um centro de baixa pressão a pressão, sistematicamente, reduz, - Um centro de baixa pressão é denominado de CICLONE, - No Hemisfério Sul seu giro é no sentido horário e no hemisfério norte anti-horário,

5 Centro de baixa pressão-ciclone - A circulação do ar em superfície é CONVERGENTE, ou seja na direção do centro deste núcleo de baixa Pressão, - Em camadas mais elevadas deste núcleo o ar a DIVERGENTE, - Na vertical o fluxo de ar é de baixo para cima, ou seja, ASCENDENTE, - A atmosfera em um centro de baixa pressão tende a ser INSTÁVEL, ou seja, o ar se eleva, se resfria, condensa e pode resultar em formação de nuvens e chuva.

6 Centro de baixa pressão - ciclone Fonte: Varejão-Silva, 2005.

7 Centro de baixa pressão Hemisfério Sul Giro horário Fonte: Varejão-Silva, 2005.

8 Centro de baixa pressão Hemisfério Norte- Giro anti-horário Fonte: Varejão-Silva, 2005.

9 Centro de alta pressão Anti-horário - Área na qual após traçar-se as isóbaras (reduzidas ao nível do mar) tem-se a formação de núcleos com pressões mais elevadas que o entorno, - Ao caminhar para um centro de alta pressão a pressão, sistematicamente, aumenta, - Um centro de alta pressão é denominado de ANTI-CICLONE, - No Hemisfério Sul seu giro é no sentido antihorário e no hemisfério norte horário,

10 Centro de alta pressão-anti-horário - A circulação do ar em superfície é DIVERGENTE, ou seja saindo do centro deste núcleo de alta Pressão, - Em camadas mais elevadas deste núcleo o ar é CONVERGENTE, - Na vertical o fluxo de ar é de cima para baixo, ou seja, DESCENDENTE, - A atmosfera em um centro de alta pressão tende a ser ESTÁVEL, ou seja, o ar tem fluxo descente, se comprime, se aquece e inibe a formação de nuvens e chuva.

11 Centro de alta pressão - Anti-horário Fonte: Varejão-Silva, 2005.

12 Centro de alta pressão Hemisfério Sul giro anti-horário Fonte: Varejão-Silva, 2005.

13 Centro de alta pressão Hemisfério Norte Giro horário Fonte: Varejão-Silva, 2005.

14 Isóbaras em superfície Fonte: Varejão-Silva, 2005.

15 Modelos idealizados Em 1735, George Hadley propôs um modelo simples teorizando a circulação geral da atmosfera. Esse modelo se tornou clássico e é utilizado ainda hoje, sendo conhecido como Células de Hadley. Hadley se baseou em seus conhecimentos sobre ventos e pressão e estudos teóricos sobre movimento de fluidos, estando ciente de que a energia solar era o que impulsionava os ventos. Então ele propôs que o grande contraste de temperatura entre o equador e os pólos criaria uma circulação térmica semelhante àquela da brisa marítima. Hadley sugeriu que sobre a Terra sem rotação, o movimento do ar teria a forma de uma grande célula de convecção em cada hemisfério

16 Modelo Idealizado Hadley (1735)

17 Modelo idealizado (simplificado) da circulação geral do planeta (Hadley) Hipóteses do modelo: Superfície da Terra homogênea coberta por água; Terra sem rotação; Raios solares incidem sobre o Equador o ano todo. Altos níveis Circulação de Hadley (visão global) Superfície Circulação de Hadley (visão latitudinal)

18 Circulação de Hadley No modelo, os raios solares aquecem predominantemente a região equatorial; A superfície mais quente no equador torna o ar menos denso, fazendo com que este suba para altos níveis; Esse movimento ascendente faz com a região do Equador seja uma região de baixa pressão em superfície; O ar quente é transportado em altos níveis em direção aos pólos; Ao convergir nos pólos, o ar desce e resfria, fazendo com que se formem regiões de alta pressão; O ar mais frio é transportado em direção ao Equador em baixos níveis.

19 Aumentando a complexidade: a circulação de 3 células Diversos autores descreveram modelos de circulação geral da atmosfera aumentando sua complexidade. O modelo de 3 células é usado até hoje para explicar os ventos predominantes e as regiões semi-permanentes de alta e baixa pressão em superfície. Modelo considera: - estações do ano - efeito da rotação da Terra na circulação (Coriolis)

20 Modelo de 3 células Célula polar Célula Polar: latitudes entre 60º - 90º Célula de Ferrel Célula de Ferrel: latitudes entre 30º - 60º Célula de Hadley Célula de Hadley Célula de Hadley: latitudes 0º - 30º Célula de Ferrel Célula polar

21 Atividade avaliativa Valor 3,0 A circulação geral da atmosfera representa o escoamento do ar ao redor do globo. Analisando as imagens explique e responda porque ocorre esta circulação? A circulação geral da atmosfera representa o escoamento do ar ao redor do globo. Analisando as imagens responda porque ocorre esta circulação?

22 Sem o efeito de rotação da Terra, os ventos escoam das região de alta pressão para as regiões de baixa pressão. Localiza-se na região de fronteira entre os Hemisférios Norte e Sul.

23 Considerando o efeito da rotação da Terra sobre o escoamento (vento), esses sofrem uma deflexão na sua direção de origem, sendo à direita dessa direção no hemisfério norte e a esquerda dessa direção no hemisfério sul, resultando nas circulações da figura, sendo bastante compatível com as observações.

24 Modelo de 3 células Célula de Hadley Superfície (braço inferior): ventos de nordeste entre 0º e 30º N e de sudeste entre 0 e 30º S. Ventos alíseos, trade winds em inglês. Altos níveis (braço superior): Ventos de sudoeste entre 0º e 30º N e de noroeste entre 0º e 30º S. Contra-alíseos. Células de Hadley Equador (braço ascendente): Região de baixa pressão em superfície e disponibilidade de energia onde o ar quente e úmido se desloca até altos níveis, criando uma faixa de nebulosidade (ZCIT). Subtrópicos (braço descendente): Região de alta pressão em superfície onde o ar superior mais frio e seco desce até baixos níveis, caracterizando uma região de ventos fracos, sem a presença de nuvens. Altos níveis 30º S 30º N Superfície

25 Modelo de 3 células Célula de Ferrel Superfície (braço inferior): ventos de sudoeste entre 30º N e 60º N, e de noroeste entre 30º S e 60º S. Ventos de oeste. Célula de Ferrel Altos níveis (braço superior): ventos de nordeste entre 30º N e 60º N, e de sudeste entre 30º S e 60º S. Extra-trópicos (braço ascendente): Região de encontro de massa de ar frio com massas de ar relativamente mais quente de médias latitudes (baixa pressão em superfície). Subtrópicos (braço descendente): Mesmo braço descendente da Célula de Hadley. Célula de Ferrel Altos níveis HS 60º S Superfície 30º S

26 Modelo de 3 células Célula Polar Superfície (braço inferior): Massa de ar frio com ventos de sudeste no HS e nordeste no HN. Altos níveis (braço superior): Ventos de noroeste de latitudes médias. Extra-trópico (braço ascendente): Coincide com o braço da Célula de Ferrel (baixa pressão em superfície). Pólo (braço descendente): Região de alta pressão em superfície Alta polar Altos níveis HS Superfície 90º S 60º S

27 Modelo de 3 células (1920)

28 altas polares baixa subpolar zonas de alta pressão subtropical baixa equatorial

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30 Distribuição da Pressão Atmosférica com a Latitude

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32 PADRÕES DA CIRCULAÇÃO ATMOSFÉRICA Verão HS

33 PADRÕES DA CIRCULAÇÃO VERÃO E INVERNO Inverno HS migração sazonal da ZCIT acompanha a migração da zona de baixa pressão equatorial.

34 Climatologia 2.3 PADRÕES DA CIRCULAÇÃO VERÃO E INVERNO Verão HS Inverno HS

35 ZONA DE CONVERGÊNCIA INTERTROPICAL Área onde os ventos alísios provenientes dos Hemisférios Norte e Sul convergem. Geralmente, localiza-se na região compreendida pelos paralelos de 10 graus, ao norte e ao sul do Equador. É uma extensa área de baixa pressão atmosférica onde, tanto o efeito Coriolis, como o gradiente de pressão atmosférica em baixos níveis são desprezíveis, permitindo ocasionalmente a formação de distúrbios tropicais. Sua posição média varia de acordo com a área de maior incidência de radiação solar. Sendo assim, durante o inverno no Hemisfério Sul, a ZCIT se move em direção ao norte sobre o sul do Atlântico Norte e sul da Ásia.

36 Zona de Convergência Intertropical Cinturão com atividades convectivas, em forma de "aglomerados" (cloud clusters). responsáveis pelo transporte de calor e massa da superfície para a alta troposfera e, daí exportados para as latitudes médias.

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38 Zona de convergência intertropical

39 Zona de Convergência Intertropical é um dos mais importantes sistemas meteorológicos atuando nos trópicos. Devido à sua estrutura física, tem se mostrado decisiva na caracterização das diferentes condições de tempo e de clima em diversas áreas da Região Tropical. A ZCIT possui um deslocamento num período aproximado de um ano, alcançando sua posição mais ao norte durante o verão e sua posição mais ao sul durante o mês de abril, no Hemisfério Norte. Além dessa oscilação anual, a ZCIT apresenta oscilações com maiores freqüências, com o período variando de semanas a dias. Além da influência da ZCIT no tempo e no clima das áreas tropicais, ela também está envolvida na manutenção do balanço térmico global. Na escala planetária atua no sentido de transferir calor e umidade dos níveis inferiores da atmosfera das regiões tropicais para os níveis superiores da troposfera e para as médias e altas latitudes.

40 FEVEREIRO JULHO monitoramento pentadal da posição média da ZCIT sobre o oceano Atlântico. importante para acompanhar as chuvas no norte da Região NE do Brasil

41 ZCIT Deslocamento sazonal

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45 Modelos x Observações (a) Modelo teórico da circulação geral da atmosfera (b) Condição média observada da circulação geral da atmosfera

46 Existem três razões fundamentais para a diferença entre a distribuição "ideal" e "real": A superfície da Terra não é uniforme, ou alisada. Verifica-se um aquecimento diferenciado devido aos contrastes solo/oceano (mar). A incidência direta dos raios solares não permanece sobre o Equador mas varia entre 23.5N e 23.5S durante o ano.

47 Corte meridional e sistemas relacionados ao modelo de 3 células