Física e Química da Atmosfera Exame de Época Especial para Finalistas

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1 Intituto Suprior Técnico Fíica Química da Atmofra Exam d Época Epcial para Finalita 27 d Outubro d 2004 BLOCO DE QUÍMICA DA ATMOSFERA I (2 valor) a) O vículo pacial privado SpacShipOn fctuou rcntmnt (29/9) o u primiro voo, tndo atingido uma altitud máxima d 110 km. A qu camada da atmofra corrpond ta altitud? Dcrva a ua caractrítica, incluindo valor d tmpratura d prão. (1 val.) b) Para o ozono, o chamado limiar d informação à população é d 180 µg/m 3. Calcul o valor corrpondnt m mol/dm 3 m ppmv. (1 val.) II (3 valor) Conidr a guint racção do ozono: O O +O hν 3 λ<320nm 2 a) D qu tipo d racção trata? Dcrva o proco rcorrndo a um diagrama apropriado. (1 val.) b) Qual a importância da racção na tratofra? E na tropofra? (2 val.) 1

2 III (3 valor) a) Motr qu a tmpratura média fctiva d um planta, T p, é dada por ( ) R 2R 1/2 1/4 S P P TS SP T 1- A m qu A P é o albdo plantário, R SP é a ditância média do planta ao Sol, R S T S ão rpctivamnt o raio a tmpratura da fotofra olar. (2 val.) b) Calcul a tmpratura média fctiva do planta Mart, comnt o rultado, tndo m conta qu a tmpratura média a prão à uprfíci ão d -50 ºC 0,006 bar, qu a atmofra marciana é contituída por CO 2 (95%) N 2 (3%). (1 val.) Dado: T S 5800 K; R SM 326 R S ; A M 0,15. N.B. Jutifiqu toda a rpota. 2

3 Intituto Suprior Técnico Fíica Química da Atmofra Exam d Época Epcial para Finalita 27 d Outubro d 2004 BLOCO DE FÍSICA DA ATMOSFERA I (4,8 val.) Atribua a cada uma da afirmaçõ guint, m jutificar, uma da claificaçõ : Vrdadiro (V), Falo (F). 1. Num cntro d alta prõ, o vnto do gradint dixa mpr à ua dirita a prõ mai lvada. 2. A mdida pontual do fluxo d uma propridad é a divrgência da dnidad d corrnt da propridad. 3. Na atmofra, a baroclinicidad não tá uniformmnt ditribuída no paço, ma im concntra- na zona frontai. 4. Numa atmofra barotrópica. não podm xitir bria. 5. Uma dprão fria nfraquc m altitud. 6. É a baroclinicidad qu tá na origm da formação d corrnt d jacto. 7. A chuva cai, m gral, d nuvn tratiform, dignadamnt d tratocúmulo ou d altotrato. 8. O parâmtro d Corioli rprnta a componnt horizontal (local) da vorticidad d tranport, a qual é, m gral, mai intna qu a vorticidad rlativa. 9. No movimnto d larga cala na latitud média a componnt horizontal da vorticidad aboluta dmpnha um papl fundamntal na dinâmica da atmofra. 10. A aclração horizontal é trmo da quação do movimnto horizontal qu, na latitud média, rulta do não quilíbrio ntr a força horizontal do gradint d prão a força d Corioli. 11. Na latitud média, na larga cala, a força d Corioli é da ordm d hpa/10 km. 12. Em movimnto d cala laboratorial, a influência da rotação da Trra não é dominant. 3

4 II (2.4 val.; 0.6 val./qutão) Rponda à qutõ jutificando a rpota: a) Expliqu por qu razão o anticiclon do Açor qu, no Vrão, condiciona o tado do tmpo m Portugal continntal, é um itma profundo, tando-lh, m gral, aociado bom tmpo. b) Diga o qu ntnd por vorticidad rlativa, vorticidad d tranport vorticidad aboluta da circulação d larga cala na latitud média. Por qu razão, trata d um concito important na circulação d larga cala? p c) Dicuta a oluçõ da quação do vnto do gradint no cao R < 0, > 0, no n hmifério ul. Indiqu qual o quilíbrio d força claifiqu a circulação. d) Expliqu o qu dv ntndr por vnto gotrófico nunci a Rgra d Buy Ballot. III (1.8 val.;0.6 val./qutão) a) A tmpratura média da camada 750/500 hpa dcrc para lt, d 3ºC/100 km. O vnto gotrófico ao 750 hpa é d Sul tm a intnidad d 14 m -1. Calcul a dircção a intnidad do vnto gotrófico ao 500 hpa. f b) Um anticiclon, na latitud média, cntrado a 40ºN, é caractrizado ao 500 hpa, por um gradint radial d altitud d 0,12m/km, para uma ditância radial d 1000 km. Calcul a intnidad: i) do vnto gotrófico ii) do vnto do gradint c) A magnitud da força d Corioli aociada a um vnto d ul com a intnidad d 5m -1 é d 60 x 10-5 N/kg. Dtrmin a qu latitud obrva aqul movimnto, indiqu qual a dircção o ntido da força d Corioli. 4

5 IV (3 val.) Rpondr a t grupo numa folha SEPARADA IDENTIFICADA Altitud (m) Prão (mb) ºC ºC ºC 0 10ºC Ot Et 1000 Tmpratura ambint a) Calcul o gradint vrtical d tmpratura da atmofra aprntada na figura, dd a uprfíci até ao 3000 m. Qual o tipo d tabilidad atmoférica? (0.5 val.) b) A tmpratura d orvalho à uprfíci, no lado Ot da montanha é d 2ºC. Calcul a humidad rlativa. (0.5 val.) c) Suponha qu o vnto opra d Ot obriga o ar a ubir a montanha. i) A qu nívl d prão comçaria a formar uma nuvm? (Pod xplicar no tfigrama) (0.5 val.) ii) Calcul a tmpratura a tmpratura d orvalho da parcla d ar acndnt, ao 3000m. (0.5 val.) iii) Tndo m conta a tmpratura do ar acndnt a do ambint ao 3000m, vrifiqu há condiçõ para a continuação do dnvolvimnto vrtical da nuvm. (0.5 val.) d) Supondo qu uma parcla d ar da nuvm comça a dcr a montanha no lado Et, qual a tmpratura tmpratura d orvalho n lado da montanha, ao 0 m. (0.5 val.) Rolução: dt a) 8º C/ km dz 3 ΓDALR 10 < Γatm 8 < ΓSALR 5 > condicionalmnt intávl. 5

6 b) Modo 1: HR ( 2º C ) ( T) 6.11xp T mbar Modo 2: tfigrama HR ( 2º C ) c) i) Dtrminação do nívl d condnação 870 mbar DALR 1000 mbar T dw_ Ot 2ºC w 4.5 g/kg T Ot 10ºC w 7.7 g/kg ii) 3000 m 700 mbar (figura do nunciado) 700 mbar T TOP T DEW TOP -12.2ºC SALR 870 mbar DALR 1000 mbar w TOP w ESTE 1.2 g/kg Tdw ESTE -4.7ºC T dw_ Ot 2ºC w 4.5 g/kg T Ot 10ºC w 7.7 g/kg T ESTE 17ºC w 12 g/kg 6

7 iii) T TOP ºC > T ATM -14 ºC > continua a ubir (intávl) por io há condiçõ para a continuação do dnvolvimnto vrtical da nuvm. d) T ESTE T TOP + 10 ºC/km x 3 km x ºC w TOP w ESTE 1.2 g/kg > P ε + mbar 5417 ( T) ( Tdw) 6.11xp Tdw 4.67º C T dw Plo tfigrama: vr linha pa na figura antrior linha tra 7