Departamento de Engenharia Civil. Capítulo 4 ELEMENTOS DE HIDROMETEOROLOGIA (parte 1)

Transcrição

1 Departamento de Engenharia Civil Capítulo 4 ELEMENTOS DE HIDROMETEOROLOGIA (parte 1)

2 Fatores Climáticos A precipitação e a evaporação são fatores climáticos indispensáveis para o estudo do regime hidrológico de uma região; Para melhor entendimento de suas ocorrências e distribuições, o engenheiro necessita de conhecimento básico sobre outros fenômenos meteorológicos que as influenciam, tais como: posição da região em relação à circulação geral da atmosfera; a ocorrência de umidade; a distribuição da temperatura e do vento na atmosfera.

3 A Atmosfera Terrestre Camada gasosa que envolve a Terra, constituída por uma mistura complexa de gases que varia em função: do tempo; da situação geográfica; da altitude; das estações do ano.

4 A Atmosfera Terrestre Ar natural: ar seco : Nitrogênio: 78% Oxigênio: 21% Outros: 1% vapor d água (devido a evaporação); partículas sólidas em suspensão: sais de origem orgânica e inorgânica; explosões vulcânicas; combustão de gases, carvão e petróleo; queima de meteoros na atmosfera.

5 Circulação Geral da Atmosfera Os movimentos de massas de ar são gerados pelo: movimento da Terra; aquecimento desigual da superfície terrestre ao longo do dia e das estações; desigualdade de absorção de calor pelos oceanos e continentes; características geográficas regionais.

6 Polo Norte 60 o 30 o Trópico de Câncer 0 o Equador 30 o Trópico de Capricórnio 60 o Polo Sul

7 Calota Polar de Altas Pressões 60 o Faixa Polar de Baixas Pressões 30 o Faixa Subtropical de Altas Pressões 0 o Faixa Equatorial de Baixas Pressões 30 o Faixa Subtropical de Altas Pressões 60 o Faixa Polar de Baixas Pressões Calota Polar de Altas Pressões

8 F.St.A.P. F.E.B.P. F.St.A.P. B A B A B 60 o 60 o 30 o 0 o 30 o

9 FAIXA EQUATORIAL DE BAIXAS PRESSÕES Localiza-se um pouco ao norte do Equador geográfico; Predominam ventos fracos e variáveis, onde convergem os alíseos em superfície e divergem os contra-alíseos em altitude; Há contínuos movimentos verticais ascendentes, grande umidade do ar, com muitas nuvens e altas precipitações; Geralmente são encontradas as mais altas temperaturas da Terra.

10 FAIXA SUBTROPICAL DE ALTAS PRESSÕES Os centros de pressão estão em torno de 30 o de latitude; Há predominância de ventos fracos e movimentos verticais descendentes; O ar é quase sempre seco, com poucas nuvens e pouca precipitação; Nesta zona estão localizados os maiores desertos da Terra; Esta faixa é muitas vezes invadida por massas de ar polar e tropical, modificando as condições de tempo por determinados períodos; Os cinturões de altas pressões são rompidos sobre os continentes devido à diferença de aquecimento entre terras e mares, com a conseqüente formação de baixas térmicas.

11 FAIXA POLAR DE BAIXAS PRESSÕES Os centros de baixa pressão estão localizados em torno de 60 o de latitude; O clima é muito variável, com grandes tempestades motivadas por intensos movimentos verticais ascendentes; No Hemisfério Norte estão localizadas, nessa faixa, grandes massas geladas; Em determinadas regiões, dentro dessa faixa, há condições propícias para formação das massas de ar devido a sua uniformidade.

12 CALOTAS POLARES DE ALTAS PRESSÕES O ar nessa região apresenta-se muito seco e há pouca precipitação; Há movimentos verticais descendentes e a temperatura é muito baixa; Representa quase sempre a origem das massas de ar polar que se deslocam em direção ao Equador.

13 Umidade do Ar A quantidade de vapor d água na atmosfera é muito pequena comparada com as quantidades de outros gases presentes, mas é extremamente importante e o grande responsável pelas condições de tempo reinantes. O conteúdo de umidade do ar é também um fator significativo nos processos de evaporação.

14 Lei de Dalton Em uma mistura de gases, cada gás exerce uma pressão parcial independente dos outros gases que compõem a mistura. A pressão parcial exercida pelo vapor d água é chamada de pressão parcial de vapor, ou simplesmente, PRESSÃO DE VAPOR. Onde: e = pressão parcial exercida pelo vapor d água; p p = pressão total exercida pelo ar; p ' p = pressão parcial exercida pelo ar seco. e =

15 A máxima quantidade de vapor d água que pode existir em um dado espaço é função da temperatura e independe da coexistência de outros gases. Quando a máxima quantidade de vapor d água para uma determinada temperatura está contida em um dado espaço, o espaço é dito saturado. A pressão exercida pelo vapor em um espaço saturado é denominada PRESSÃO DE SATURAÇÃO DO VAPOR (e S ), que para fins práticos é a máxima pressão de vapor possível para uma dada temperatura.

16 Quando o ar possui uma pressão de vapor saturante (e S ) é impossível comprimir o vapor d água sob a forma de gás, isto é, aproximar suas moléculas. Portanto, quando se o volume é reduzido o vapor saturado se liquefaz, condensase. Esse efeito de condensação também ocorre ao resfriar-se a massa de ar, pois tanto um como o outro processo tendem a aumentar as forças de atração molecular e enfraquecer as forças de repulsão. Quando por resfriamento, em temperaturas positivas, o ponto de saturação for atingido, o excesso de vapor passa a condensar-se sob a forma de minúsculas gotas líquidas que vão constituir, na atmosfera, as nuvens e o nevoeiro.

17 A temperatura à qual uma massa de ar de temperatura T e pressão p deveria ser isobaricamente resfriada para atingir a condição de saturação do seu vapor d água é denominada de TEMPERATURA DO PONTO DE ORVALHO. (Valores da tensão saturante de vapor e S podem ser obtidos em função dos valores da temperatura do ar T, a partir de gráficos, tabelas ou fórmulas)

18 UMIDADE RELATIVA DO AR Temperatura 25 o 25 o 25 o Quantidade de vapor d água presente Capacidade 5 g 10 g 20 g 20 g 20 g 20 g UMIDADE RELATIVA 5/20 = 25% 10/20 = 50% 20/20 = 100%

19 UMIDADE RELATIVA DO AR Temperatura 20 o 10 o 0 o Quantidade de vapor d água presente Capacidade 3,5 g 3,5 g 3,5 g 14 g 7 g 3,5 g UMIDADE RELATIVA 3,5/14 = 25% 3,5/7 = 50% 3,5/3,5 = 100%

20 Umidade Relativa do Ar A umidade relativa (h) é definida como a relação percentual entre a quantidade de umidade em um dado espaço e a quantidade que esse volume poderia conter se estivesse saturado: Onde: h = umidade relativa do ar (%); h = 100 e = pressão parcial exercida pelo vapor d água presente; e S = pressão de saturação do vapor. e e S