O OCEANO - SISTEMA FÍSICO E RESERVATÓRIO DE ENERGIA. A Terra no Espaço

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1 O OCEANO - SISTEMA FÍSICO E RESERVATÓRIO DE ENERGIA A Terra no Espaço

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3 O OCEANO - UM RESERVATÓRIO DE ENERGIA Órbita da Terra em torno do Sol e sua relação com as estações do ano; a distribuição da radiação solar que atinge o topo da atmosfera depende da altura do ano.

4 " 8 O OCEANO - UM RESERVATÓRIO DE ENERGIA Inclinação dos raios solares relativamente à superfície terrestre; a radiação solar que atinge o topo da atmosfera depende da latitude.

5 O ESPECTRO DA RADIAÇÃO SOLAR Curvas da irradiância solar no topo da atmosfera e na superfície do Globo. Na figura está também representada a curva de emissão do corpo negro para uma temperatura de 6000 K, a temperatura aproximada do Sol. O espectro electromagnético e em detalhe a região visível do espectro

6 O OCEANO COMO UM SISTEMA FÍSICO Interacção do Oceano com a Atmosfera e Litosfera e processos físicos no Oceano: o Oceano é um sistema físico que interage com os outros sistemas que integram o grande sistema que é o Planeta.

7 O OCEANO - UM RESERVATÓRIO DE ENERGIA Sol fonte principal de energia motor capacidade da água de absorver calor maior grande reservatório de calor

8 Sol O Balanço de Energia do Planeta

9 BALANÇO ANUAL DA RADIAÇÃO MÉDIA MENSAL Rad. de pequeno c.d.o. (recebida) Balanço da radiação(recebida-emitida) Rad. de grande c.d.o. (emitida) Wm -2

10 EXTINÇÃO DA RADIAÇÃO SOLAR EM PROFUNDIDADE Representação espectral simplificada da radiação solar à superfície do oceano e a várias profundidades. Representação da distância que a luz solar percorre antes de ser atenuada em 50% como função do c.d.o., para águas com vários índices de turbidez. Note-se que águas transparentes tendem a ser azuladas e águas muito turbidas tendem a ser amareladas. (violeta) (azul) (verde) (amarelo) (vermelho) Comprimento de onda (10-3 mm)

11 TEMPERATURA DA SUPERFÍCIE DO OCEANO A distribuição da Temperatura da Superfície do Mar, TSM, é fundamentalmente uma função do balanço de calor, ou seja, é uma Distribuição Zonal(distribuição em função da latitude). Energia radiante solar média anual recebida na superfície da Terra, em Wm -2.

12 TEMPERATURA DA SUPERFÍCIE DO OCEANO Na distribuição zonal de TSM, as temperaturas mais elevadas ocorrem na região equatorial e as mais baixas nas regiões polares. A distribuição zonal da TSM é perturbada pelo efeito advectivo das circulações oceânicas horizontais e verticais, nomeadamente próximo dos continentes. As correntes oceânicas transportam água fria para o equadorequente para os pólos Distribuição da temperatura de superfície no oceano mundial

13 TEMPERATURA DA SUPERFÍCIE DO OCEANO A temperatura do oceano varia ao longo do ano devido às variações sazonais da energia radiante solar. No oceano equatorial as variações na temperatura superficial são mínimas. Nas altas latitudes as pequenas variações são devidas à presença permanente de gelo. As maiores diferenças sazonais na temperatura da superfície do oceano ocorrem nas latitudes médias.

14 TEMPERATURA DA SUPERFÍCIE DA TERRA Temperatura de superfície da Terra obtida durante o dia a partir de sensores colocados em satélites. A azul estão as temperaturas mais baixaseavermelho as mais elevadas. Diferenças entre o padrão de Janeiro e Julho. As grandes diferenças (azul escuro a preto) ocorrem sobre os continentes, enquanto nos oceanos raramente passam os C. Nestes, as maiores diferenças são nas latitudes médias, pois as regiões tropicais e equatoriais são bastante constantes.

15 TEMPERATURA DA SUPERFÍCIE DA TERRA Valor médio e gama de temperaturas da superfícies da Terra (a) sobre a superfície do oceano; note-se que as grandes diferenças ocorrem nas latitude médias. (b) sobre os continentes e regiões geladas; Note-se que as grandes diferenças ocorrem nas regiões polares, em contraste com os oceanos.

16 Balanço de Calor do Sistema Oceano-Atmosfera Calorias por cm 2 por minuto balanço negativo de energia radiação terrestre emitida O excesso de energia nas baixas latitudes tem que ser transportado para as altas latitudes; o Oceano e a Atmosfera realizam esse transporte Equador balanço positivo de energia radiação solar incidente balanço negativo de energia Em cima: as correntes oceânicas transportam mais de metade da energia total transportada perto do equador. Nas latitudes mais elevadas o transporte atmosférico excede o transporte oceânico. Em baixo: comparação entre a energia transportada pelos oceanos no hemisfério Norte e hemisfério Sul.

17 Balanço de Calor do Sistema Oceano-Atmosfera O transporte de energia no Oceano é efetuado à superfície pelos grandes sistemas de correntes oceânicas...

18 Balanço de Calor do Sistema Oceano-Atmosfera...e também em profundidade, através da circulação termohalina. Importância da circulação oceânica global na redistribuição de energia na Terra: A Correia de Transmissão Global (Global Conveyor Belt): O Grande Trilho da Energia Térmica no Oceano.

19 Balanço de Calor do Sistema Oceano-Atmosfera O campo médio do vento na superfície do globo é consequência do aquecimento diferencial e das subsequentes variações espaciais de temperatura na atmosfera. Campo médio do vento na superfície da Terra e posição da Zona de Convergência Intertropical (Intertropical Convergence Zone, ITCZ) em (a) Julho (verão hemisfério norte/inverno hemisfério sul) e em (b) Janeiro (verão hemisfério sul/inverno hemisfério norte).

20 Balanço de Calor do Sistema Oceano-Atmosfera O transporte de energia na superfície da Terra (baixa atmosfera) é efetuado pelos grandes sistemas atmosféricos. Esquema da estrutura vertical da atmosfera e das condições à superfície numa Terra hipotética toda coberta por água Secção vertical da atmosfera, das regiões polares ao equador, mostrando a circulação geral e as regiões de formação de nuvens tropicais.

21 Distribuição da salinidade da superfície do mar Em cima: relação entre a evaporação e a precipitação no oceano como função da latitude. Em baixo: salinidade média do oceano mundial em função da latitude. Valores médios da salinidade superficial do oceano mundial.

22 Estrutura vertical (típica) do oceano Em cima: Perfis verticais da temperatura típicos para as diferentes latitudes do oceano. A termoclina sasonal ocorre devido ao forte aquecimento superficial do oceano durante o Verão nas latitudes médias. Em baixo: Sucessão de perfis de temperatura mostrando o desenvolvimento (linhas a cheio) e o decaimento (linhas tracejadas) da termoclina sazonal no hemisfério Norte.

23 INTERAÇÃO ENTRE O OCEANO E A ATMOSFERA - TROCA DE ENERGIA MECÂNICA O Oceano e a Atmosfera também trocam Energia Mecânica através da ação do vento. As consequências imediatas e visíveis desta transferência de energia mecânica da atmosfera para o oceano são a geração (i) das correntes superficiais, as correntes de deriva e (ii) das ondas que tanto podem ser superficiais, a agitação marítima como ondas internas. Propagação de ondas e correntes

24 Força de Atração Gravitacional sobre a Terra Lei da gravitação universal de Newton: A força de atração gravitacional entre dois corpos de massas M e m é diretamente proporcional ao produto de suas massas e inversamente proporcional ao quadrado da distância que os separa. R m M F = G M m R 2 Força sentida por uma partícula de massa m a uma distância R do centro de uma esfera com massa M G = 6,67428x10-11 m 3 kg -1 s -2 constante de gravitação universal ou gravitacional

25 BIBLIOGRAFIA. G. Pickard e W. Emery, Butterworth Heinemann, 5ª edição, S. Pond e G. Pickard, Pergamon Press, 2ª edição, R. H. Stewart, Department of Oceanography, Texas A&M University, Open University, Oceanography Course Team, Oceanographic Series, 2ª edição, Butterworth Heinemann, 1998: (volume 3); (volume 4).. J.A. Knauss, Prentice Hall, 2ª edição, 1997.! #David Pugh, Cambridge University Press, Apontamentos da disciplina de Energias Renováveis Marinhas, 1º ciclo em Ciências do Mar, 2012: