UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO DEPARTAMENTO DE GEOGRAFIA ATMOSFERA TERRESTRE. Professor: Emerson Galvani

Transcrição

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.

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

4 A ATMOSFERA: A atmosfera é uma camada 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 Principais gases do ar seco. Gás Porcentagem Ppm Nitrogênio 78, ,0 Oxigênio 20, ,0 Argônio 0, ,0 Dióxido de carbono 0, ,0 Neônio 0, ,0 Ppm significa partes por milhão. Hélio 0, ,2 Metano 0, ,4 Kriptônio 0, ,0 Óxido nitroso 0, ,5 Hidrogênio 0, ,5 Ozônio 0, ,07 Xenônio 0, ,09

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

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 3 UV O2 O 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); - depósitos 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 (calor) 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 (15,65º C em 2013).

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 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 Estrutura Vertical da Atmosfera 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 Estrutura Vertical da Atmosfera 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 = 27,0 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.

26 Como a atmosfera chegou a composição atual? 1) Inicialmente por meio de emissões vulcânicas: Vapor d água 85% Dióxido de carbono 10% Nitrogênio 1-5 % Enxofre 1-5 % Partículas e materiais da superfície. 2) Vapor d água 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. Próxima aula: - Relações Astronômicas Terra - Sol