Disciplina: ACA 225 Meteorologia para Licenciatura. Profa. Maria de Fatima Andrade

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1 Disciplina: ACA 225 Meteorologia para Licenciatura Profa. Maria de Fatima Andrade

2 Ementa Objetivos Dar ao aluno os conceitos fundamentais sobre a atmosfera da Terra, seus processos físicos e noções de meteorologia, necessários a um professor de ciências, tanto do ensino fundamental, como do ensino médio.

3 Programa Conceitos básicos sobre a estrutura vertical e a composição química da atmosfera terrestre. Principais variáveis meteorológicas e seus métodos de medição: temperatura, umidade, precipitação, pressão atmosférica e radiação solar. A energia na atmosfera: balanço de energia. Ciclo da água na atmosfera. Principais técnicas empregadas para a observação meteorológica. Nebulosidade e visibilidade.

4 Aula Dia Programa 7 A Estrutura da Atmosfera Março 14 Composição da atmosfera 21 Trabalho 1 28 Energia na atmosfera I 4 Energia na atmosfera II Abril 18 Prova 1 25 Temperatura 2 Trabalho II 9 Umidade Maio 16 Pressão 23 Vento 30 Sistemas atmosféricos 6 Trabalho III Junho 13 Clima I 20 Clima II 27 Prova 2 Avaliação Trabalhos em grupos de 4 alunos (variando a cada trabalho): 4 trabalhos 2 Provas Individuais P Nota final = 6*[(T1 + T2 + T3 + T4)/4] + 4*[(P1+P2)/2]/10 Material disponível em:

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6 Composição Atmosférica de outros planetas

7 O ozônio O ozônio foi formado, devido à dissociação fotoquímica das moléculas de oxigênio pela radiação ultravioleta. A camada de ozônio originada ofereceu a proteção necessária contra radiação ultravioleta, permitindo o desenvolvimento de vida na superfície.

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9 Composição da Atmosfera, Ciclos Biogeoquímicos e Tempos de Residência

10 Composição química da Atmosfera CH 3 COOH 700 N 2 O 2 H 2 O Argonio 78% 20% 1% CO 2 Ne He (5) CH 4 (1.8) ppm H 2 N 2 O 310 CO O ppb H 2 O 2 Etano NH HCHO 300 HNO SO NO 100 x outros ppt ppm = 10-6 ppb = 10-9 ppt = 10-12

11 Quais os elementos presentes na atmosfera? Nitrogênio Oxigênio Carbono Hidrogênio Enxofre Gases Nobres: He, Ne, Ar

12 Ciclo biogeoquímico Movimento de um determinado elemento ou elementos químicos através da atmosfera, hidrosfera, litosfera e biosfera da Terra. Os caminhos percorridos ciclicamente entre o meio abiótico e biótico pela água e por elementos químicos conhecidos, como C, S, O, P, Ca e N

13 Ciclo da água

14 Ciclo do Carbono

15 Ciclo do Nitrogênio

16 O ciclo do Enxofre

17 Evolução do impacto ambiental ao longo dos anos Época Consumo de Principais fontes Uso Impacto ambiental energia diário per capita (kcals) AC Alimentos; força Vida diária Mínimo humana AC Alimentos; fogo; ferramentas simples AC Animais; agricultura DC Vento, água, carvão, moinhos, roda d água DC Carvão, máquinas a vapor DC Combustíveis fósseis, energia nuclear, combustão interna em máquinas, eletricidade Aquecimento; cozimento de alimentos; caça Transportes; agricultura; construção Operações mecânicas; bombas de água; serralherias; moagem de grãos; transporte Operações mecânicas; processos industriais; transporte Operações mecânias; processos industriais; transporte; desenvolvimento social e cultural Local e pequeno; principalmente destruição da vegetação e redução da população de animais Local e grande; principalmente em centros de agricultura (Egito, Mesopotâmia); vegetação nativa cede lugar a culturas; ambiente aquático modificado; início da degradação dos solos Local, grande e permanente; vegetação natural removida; poluição urbana Local, regional e grande; começamas maiores mudanças na paisagem; poluição do ar e da água comuns em áreas industriais Local; regional e global; permanente e talvez irreversíveis deteriorações do ar, solo e água em escala global; chuva ácida; efeito estufa; buraco de ozônio; aumento da turbidez atmosférica

18 Interferência das atividades humanas sobre os ciclos biogeoquímicos

19 Processos e compostos envolvidos na poluição do ar. OXIDANTES, METAIS, AEROSSOL, SAIS, COMPOSTOS ORGÂNICOS, E AMÔNIA ATMOSFÉRICOS O 3 H 2 O 2 HCOOH HCHO - NO 2 /NO 3 SO 2 /SO 2-4 TRANSPORTE, DILUIÇÃO E REAÇÕES QUÍMICAS REMOÇÃO HIDROCARBONETOS SO 2 NO NO 2 NH 3 PARTÍCULAS EMISSÃO DEPOSIÇÃO SECA MATERIAL PARTICULADO, O 3, H 2 O 2, NO X /SO 2 (NH 4 ) 2 SO 4 NH 4 NO 3 DEPOSIÇÃO ÚMIDA H 2 SO 4 HNO 3 H 2 O 2 (NH 4 ) 2 SO 4 NH 4 NO 3

20 Poluição atmosférica em centros urbanos Aspectos históricos

21 Historicamente A preocupação com o ar que respiramos não é um fenômeno recente Comparing the air of cities to the air of deserts and arid lands is like comparing waters that are befouled and turbid to waters that are fine and pure Moses Maimonides ( )

22 - Século 13 Carvão substituiu a madeira no uso doméstico e industrial London Smog - Século 17 It is horrid smoke which obscures our Church and makes our palaces look old, which fouls our cloth and corrupts the waters, so as the very rain, and refreshing dews which fall in the several seasons, precipitate to impure vapour, which, with its black and tenacious quality, spots, contaminates whatever is exposed to it. John Evelyn

23 smog = smoke + fog (poeira + neblina) Poluição urbana Queima de carvão (Revolução industrial) smog sulfuroso ou londrino Eventos de excesso de óbitos associados ao smog Ano Lugar Número de óbitos em excesso 1930 Vale do Meuse, Bélgica Donora, Pensilvânia Londres Londres 700

24 Smog sulfuroso O episódio de poluição atmosférica em Londres, 1952: relação entre concentração de fumaça e óbitos

25 Episódio de poluição atmosférica em Londres, 1962: confirmado a presença de aerossóis contendo sais de sulfato e ácido sulfúrico

26 Smog de Los Angeles No final da década de 1940, um novo fenômeno de poluição do ar começou a ser observado na área de Los Angeles, EUA. Diferentemente do smog de Londres, o ar ambiente continha poluentes extremamente oxidantes e os eventos ocorriam em dias quentes com muita incidência de radiação solar.

27 smog = smoke + fog (poeira + neblina) Poluição urbana Queima de carvão (Revolução industrial) smog sulfuroso ou londrino Queima de combustíveis fosseis (veículos) smog fotoquímico ou de Los-Angeles

28 Fog ou ar úmido smog industrial (cinzento ) SO 2 e MP originados da queima de carvão a luz solar óxidos de nitrogênio e compostos orgânicos voláteis smog fotoquímico (castanho) b a) smog industrial, ou smog cinza, ocorre quando carvão é queimado e a atmosfera está úmida (ex. Londres); b) smog fotoquímico, ou fumaça castanha, ocorre em presença de luz solar agindo sobre poluentes veiculares (ex. Los Angeles e São Paulo).

29 Smog fotoquímico Smog fotoquímico em São Paulo (~1990). O gás de cor castanha, NO 2, é formado quando o NO, que é um gás incolor, reage com o oxigênio do ar. (P.W. Atkins, Atoms, Electrons, and Change, 1991)

30 Comparação entre as características gerais da POLUIÇÃO DO AR Sulfurosa (Londres) e Fotoquímica (Los Angeles, São Paulo) (Finlayson-Pitts & Pitts, 1986). Características Sulfurosa (Londres) Fotoquímica (Los Angeles, São Paulo) reconhecimento século 19 século 20 (década de 40) Poluentes primários SO2, partículas de fuligem NOx, compostos orgânicos Poluentes secundários H2SO4, aerossóis, sulfatos, ácidos sulfônicos, etc. O3, HNO3, aldeídos, PAN (peroxiacetil nitrato), nitratos, sulfatos, etc. Temperatura frio ( 2 o C) quente ( 23 o C) Umidade relativa alta, com neblina baixa, quente e seco Tipo de inversão radiação (terra) subsidência Picos de poluição início da manhã início da tarde

31 Aerosol optical thickness of black and organic carbon (green), dust (red-orange), sulfates (white), and sea salt (blue) from a 10 km resolution GEOS-5 "nature run" using the GOCART model. The animation shows the emission and transport of key tropospheric aerosols from August 17, 2006 to April 10, A still from this animation can be seen at NASA's Image of the Day.

32 Bibliografia C. Baird. Química Ambiental, 2a.ed., Bookman, Porto Alegre, J.C. Rocha, A.H. Rosa, A.A. Cardoso, Introdução à Química Ambiental, Bookman, Porto Alegre, Brasseur, G.P., Orlando, J.J., Tyndall, G.S., Atmospheric Chemistry and Global Change, Oxford University Press, New York, J.H. Seinfeld e S. N. Pandis, "Atmospheric Chemistry and Physics: from air pollution to climate change", John Wiley & Sons, New York, (Associação Brasileira de Entidades Estaduais de Meio Ambiente)

33 Trabalho 1 Definição do grupo (4 alunos) Preparar material com avaliação crítica sobre uma aula de ciências do ensino fundamental sobre composição da atmosfera. Entrega do material no próximo dia 21 Para discussão (cada aluno do grupo escolhe uma forma de abordagem do assunto: livro texto escolar; internet (google, wikipedia; vídeo, powerpoint).