VENTO. Atividade: Desenhar a rosa dos ventos com 16 direções (colocar as siglas dos pontos cardeais, colaterais e subcolaterais).

Transcrição

1 VENTO O vento consiste na circulação, no movimento da atmosfera. Em meteorologia, costuma-se dividir o vento em suas duas componentes: Horizontal Vertical A intensidade da componente horizontal do vento geralmente é muito maior que a vertical. A componente horizontal é representada por: Intensidade (ou velocidade do vento) e Direção/Sentido A componente vertical normalmente está associada à estabilidade da atmosfera (ar quente sobe, ar frio desce)

2 VENTO Atividade: Desenhar a rosa dos ventos com 16 direções (colocar as siglas dos pontos cardeais, colaterais e subcolaterais).

3 Direção do vento O sentido do vento é indicado pela direção de onde o vento é proveniente, ou seja, de onde ele vem. O sentido é expresso tanto em termos da direção de onde ele provém como em termos do azimute, isto é, do ângulo que o vetor da direção forma com o Norte geográfico local. Assim, um vento de SE terá um ângulo de 135º. 0 o 292,5 o 337,5 o 22,5 o Pontos: 315 o 45 o -cardeais, colaterais e sub-colaterais 67,5 o 270 o 90 o 247,5 o 112,5 o 225 o 202,5 o 157,5 o 135 o QUADRANTES E OCTANTES 180 o

4 Intensidade Atividade: Conversão de unidades

5 Velocidade do vento nós m.s -1 km.h -1 mph 0,5399 0,3 1 0,6 1 0,514 1,852 1,151 1,9438 1,0 3,6 2,2 2 1,0 3,7 2,3 3 1,5 5,6 3,5 4 2,1 7,4 4,6 5 2,6 9,3 5,8 10 5,1 18,5 11,5 15 7,7 27,8 17, ,3 37,0 23, ,9 46,3 28, ,4 55,6 34, ,6 74,1 46, ,7 92,6 57, ,0 129,6 80, ,4 185,2 115, ,1 277,8 172, ,8 370,4 230, ,4 509,3 316,4

6 INTENSIDADE Escala de Vento de Beaufort Essa escala ajuda a interpretar os dados de velocidade máxima do vento (rajadas) medidos nas estações meteorológicas convencionais (a 10 m de altura) Grau Descrição Calmaria Vento Calmo Brisa Amena Brisa Leve Brisa Moderada Brisa Forte Vento Forte Vento Muito Forte Vento Fortíssimo Temporal Temporal Forte Temporal Muito Forte Tornado, Furacão Velocidade (km/h) > 118

7 Grau Designação nós km/h m/s Aspecto do mar 0 Calmaria <1 <2 <1 Espelhado 1 Bafagem 1 a 3 2 a 6 1 a 2 Pequenas rugas na superfície do mar 2 Aragem 4 a 6 7 a 11 2 a 3 Ligeira ondulação sem rebentação 3 Fraco 7 a a 19 4 a 5 Ondulação até 60 cm, com alguns carneiros 4 Moderado 11 a a 30 6 a 8 Ondulação até 1.5 m, carneiros frequentes 5 Fresco 17 a a 39 9 a 11 Ondulação até 2.5 m, muitos carneiros 6 Muito Fresco 22 a a a 14 Ondas grandes até 3.5 m; borrifos 7 Forte 28 a a a 17 Mar revolto até 4.5 m com espuma e borrifos 8 Muito Forte 34 a a a 21 Mar revolto até 7.5 m com rebentação e faixas de espuma 9 Duro 41 a a a 24 Mar revolto até 9 m; borrifos afetam visibilidade 10 Muito Duro 48 a a a 28 Mar revolto até 12 m; superfície do mar branca 11 Tempestade 56 a a a 32 Mar revolto até 14 m; pequenos navios sobem nas vagas 12 Furacão >64 >119 >33 Mar todo de espuma; visibilidade nula

8 Grau Designaçã o nós km/h m/s Efeitos em terra 0 Calmaria <1 <2 <1 Fumaça sobe na vertical 1 Bafagem 1 a 3 2 a 6 1 a 2 Fumaça indica direção do vento 2 Aragem 4 a 6 7 a 11 2 a 3 As folhas das árvores movem; os moinhos começam a trabalhar 3 Fraco 7 a a 19 4 a 5 As folhas agitam-se e as bandeiras desfraldam ao vento 4 Moderado 11 a a 30 6 a 8 Poeira e pequenos papéis levantados; movem-se os galhos das árvores 5 Fresco 17 a a 39 9 a 11 Movimentação de árvores pequenas; superfície dos lagos ondula 6 Muito Fresco 22 a a a 14 Movem-se os ramos das árvores; dificuldade em manter um guarda chuva aberto 7 Forte 8 Muito Forte 9 Duro 10 Muito Duro 28 a a a a a a 17 Movem-se as árvores grandes; dificuldade em andar contra o vento 63 a a 21 Quebram-se galhos de árvores; circulação de pessoas difícil 76 a a 24 Danos em árvores; impossível andar contra o vento 89 a a 28 Árvores arrancadas; danos na estrutura de construções 11 Tempestad e 56 a a a 32 Estragos abundantes em telhados e árvores 12 Furacão >64 >119 >33 Grandes estragos

9 Definição de vetor Vetor É uma grandeza que possui uma direção, um sentido e um módulo. Representação de um vetor V = V Módulo de um vetor V = V = V

10 Vetor z Representação V = V z ( x, y, z ) Componentes de V V V = ( x, y, z ) O y y x x

11 Elementos que definem um Vetor V = ( x, y, z ) Módulo de V (tamanho) V = V {x 2 +y 2 +z 2 } z z V Sentido de V O y y x x Vetor V: Sentido Direção Módulo

12 Observações da estação automática do INMET Mirante de Santana No internet Explorer utomaticas.php Dados para os dias 28 de fevereiro a 01 de março de 2010.

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14 Padrão da OMM - Direção do vento indicada por um traço que é unido ao local de observação. - Intensidade do vento representada na extremidade do traço por barbelas, que indicam 10kt cada uma. Velocidades de 5kt são indicadas por metade de uma barbela, e as de 50 kt por triângulos. Ventos iguais ou menores que 2kt não possuem barbela. Em calmaria é desenhado somente um circulo ao redor do ponto de observação

15 O que faz o ar entrar em movimento?

16 Isacc Newton ( ) 1ª. lei: Lei da inércia objeto em repouso continua em repouso, objeto em movimento continua em movimento 2 ª. lei: (força) Força causa aceleração (mudança na velocidade e/ou direção com o tempo) Principais forças no sistema atmosférico: Força do gradiente de pressão Força de Coriolis Fricção

17 Analogia com a água Pressão exercida pela água ~ peso da água acima. P na base de A > P na base de B. Movimento de A para B Quanto maior a diferença de P, maior a força

18 Gradiente Horizontal de Pressão A mudança da pressão ao longo de uma certa distância é denominada de GRADIENTE DE PRESSÃO Dado um campo horizontal de pressão (campo escalar), o vetor gradiente horizontal de pressão é dado por: h p = ( p/ x, p/ y)

19 Vento se desenvolve como resultado de diferenças espaciais na pressão resultantes de aquecimento diferencial Formação de vento como resultado de diferenças de temperatura

20 VARIAÇÕES HORIZONTAIS A pressão atmosférica difere de um local para outro e nem sempre devido a diferenças de altitude. Quando a redução ao nível do mar é efetuada, a pressão do ar ainda varia de um lugar para outro e flutua de um dia para outro e mesmo de hora em hora.

21 Uma massa de ar é um volume enorme de ar que é relativamente uniforme (horizontalmente) quanto à temperatura e à concentração de vapor d água. Por que algumas massas de ar exercem maior pressão que outras? Uma razão são as diferenças na densidade do ar, decorrentes de diferenças na temperatura ou no conteúdo de vapor d água, ou ambos. Via de regra, a temperatura tem uma influência muito maior sobre a pressão que o vapor d água.

22 Gradiente horizontal de pressão Calcule os gradientes horizontais de pressão dos esquemas ao lado: 100 km

23 Gradiente horizontal de pressão Alta pressão/baixa pressão Isóbaras mostram a variação horizontal da pressão Gradiente de pressão = diferença de pressão/distância Aponta para as altas pressões Quanto mais próximas as isóbaras, mais intenso o gradiente de pressão 100 km

24 Força do Gradiente horizontal de pressão Aceleração do ar devido à diferença de pressão: F gp /m = -(1/ )* h p Mesma direção do gradiente, mas com sentido oposto (perpendicular às isóbaras) 100 km

25 Força do Gradiente de Pressão

26 Relação entre força gradiente de pressão e vento Aceleração gradiente de pressão D = densidade do ar (densidade média do ar na superfície é 1.29 kilogramas por m3) P2 = pressão no ponto 2 em newtons/m2 (N m-2) P1 = pressão no ponto 1 em Newtons/m2 (N m-2) n = distância entre dois pontos em m

27 Força do Gradiente de Pressão Vai da alta para baixa pressão Quanto mais próximas as isóbaras, maior o Gradiente de pressão Quanto maior o Gradiente de pressão, maior a força do gradiente de pressão Quanto maior a força do gradiente de pressão, mais intenso o vento

28 Força do Gradiente de pressão Isóbaras próximas força do gradiente de pressão maior ventos mais fortes Isóbaras mais espaçadas menor força do gradiente de pressão ventos mais fracos Se apenas a força do gradiente de pressão atuasse, os ventos iriam direto de centros de alta para centros de baixa pressão

29 Força de Coriolis

30 Corriolis Force cs/rotational-motion/coriolis-effect/

31 Força de Coriolis Força aparente devido à rotação da Terra, desvia para a direita no HN, para a esquerda no HS Analogia: Imagine tentando pegar uma bola num carrossel. Desvio aparence causado pela força de Coriolis. Proporcional à velocidade do objeto Quanto mais forte o vento, maior o desvio. VÍDEO

32 A Terra, quando vista de acima do PN, gira no Força de Coriolis sentido anti-horário. Imagine 3 pontos no HN todos na mesma longitude: A é o mais próximo ao equador e C é o mais próximo do PN. Cada ponto dá uma volta ao redor do eixo da Terra em um dia: A percorre a maior distância, portanto tem a maior velocidade. C percorre a menor distância, portanto, tem a menor velocidade. Agora considere o ar ACIMA destes pontos. Para uma parcela de ar em repouso, sua velocidade para um observador fora da Terra será a mesma da superfície abaixo dela, entretanto, sua velocidade para um observador NA superfície, será ZERO. Suponha agora, que no ponto B a pressão atmosférica comece a baixar, fazendo com que o ar dos pontos A e C se dirijam ao ponto B. Como a parcela de ar de C sai com velocidade menor do que a velocidade de deslocamento de B, ela tende a ir para a sua direita. A parcela de ar de A se move mais rapidamente do que a que estava em B, portanto, também tem seu movimento deslocado para sua direita.

33 Força de Coriolis Vento sofre um desvio para a direita no Hemisfério Norte e para a esquerda no Hemisfério SUL O desvio depende da: Rotação da Terra Latitude (maior curvatura próximo aos pólos) Velocidade do objeto Só é aplicável para GRANDES DISTÂNCIAS!!! Não vale para tanques/pias/banheiras!!!

34 A intensidade da força de Coriolis é influenciada pela latitude e velocidade do objeto que está se movendo.

35 Um vento geostrófico flui paralelo às isóbaras. Neste modelo de fluxo do vento no HN, o vento começa como um fluxo de ar perpendicular às isóbaras sob a influência primária da força gradiente de pressão (PGF). Quando o movimento começa, a força de Coriolis (CF) começa a influenciar o movimento de ar levandoo à defletir para a direita do seu caminho. Esta deflexão continua até que a força gradiente de pressão e a força de Coriolis estão em oposição e em balanço entre si.

36 O diagrama à direita mostra as duas forças em balanço para produzir o vento geostrófico. Ventos na natureza são raramente geostróficos, a menos dos ventos na troposfera superior que podem ser aproximadamente geostróficos. Isto ocorre porque os ventos são considerados totalmente geostróficos quando as isóbaras são retas e não há outras forças agindo sobre elas condições muito raras na natureza.

37 Vento Gradiente O vento sobre a superfície da Terra não flui sempre em linhas retas. Em muitos casos os ventos se movimentam ao redor de isóbaras curvas de um centro de alta ou baixa pressão. Um vento que sopra ao redor de isóbaras curvas acima do nível de atrito é chamado de vento gradiente. Ventos gradientes são mais complexos que ventos geostróficos porque eles incluem a ação de outra força física. Essa força é conhecida como força centrípeta e está sempre direcionada para o centro de rotação.

38 3ª Força agindo no ar em movimento Força centrípeta Age sobre o ar que está se movendo ao redor de centros de circulação. A aceleração centrípeta cria uma força direcionada a 90º do fluxo do vento e com sentido para o centro de rotação ( p. exemplo, centros de baixas e altas pressões). 4ª Força Força de atrito Essa força está limitada aos primeiros kilometros próximos à superfície, e age no sentido de frear o movimento de ar.

39 HN Balanço de forças que criam um vento gradiente no Hemisfério Norte (PGF = força gradiente de pressão; CF = Força de Coriolis; Ce = Força Centrípeta). Neste diagrama, CF = Ce + PGF para a baixa, e PGF = CF + Ce para a alta. Ao redor de uma baixa, o vento gradiente consiste da força gradiente de pressão e na força centrípeta agindo em direção ao centro de rotação, enquanto a força de coriolis age no sentido para fora do centro da baixa. No centro de alta pressão, as forças de coriolis e centrípeta estão direcionadas em direção ao centro de alta enquanto a força gradiente de pressão está direcionada para fora.

40 Isóbaras são quase sempre curvas e com espaçamentos irregulares. Isto muda os ventos geostróficos de forma que eles ficam em balanço de vento gradiente. Eles continuam a soprar paralelos às isóbaras, mas não estão mais em balanço somente pelas forças gradiente de pressão e Coriolis, e não tem a mesma velocidade de ventos geostróficos.

41 Esquema mostrando o vento gradiente que representa um balanço entre a força de gradiente de pressão, a força de Coriolis e a força centrífuga.

42 Vento na Camada de Atrito Ventos na superfície não sopram exatamente paralelos às isóbaras como nos ventos geostrófico e gradiente. Ao contrário ventos na superfície tendem a cortar as isóbaras em ângulos que variam de 10 a 45º. Próximo à superfície da Terra, o atrito reduz a velocidade do vento que por sua vez reduz a força de Coriolis. Como resultado, a força de Coriolis não está em balanço com a força gradiente de pressão, e o vento sopra cruzando as isóbaras em direçào ou para longe do centro de pressão.

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44 COMO OS VENTOS GERAM MOVIMENTO VERTICAL Como os ventos (horizontais) se relacionam com o movimento vertical? Embora o transporte vertical seja pequeno comparado com o movimento horizontal, ele é muito importante para o tempo. Ar ascendente é associado com nebulosidade e precipitação, enquanto subsidência produz aquecimento adiabático e condições de céu limpo.

45 Esquema das correntes de ar associados com ciclones e anticiclones.

46 Movimentos atmosféricos: Supondo que a Terra não girasse... Aquecimento diferencial...

47 Os movimentos atmosféricos ocorrem em resposta à diferença de pressão entre duas regiões As diferenças de pressão são devidas à incidência e absorção da radiação solar de maneira distinta entre duas regiões Isso faz com que a atmosfera seja mais expandida no equador e mais contraída nos pólos Na macro-escala, devido à posição relativa Terra-Sol, os raios solares são mais intensos e mais absorvidos na região Equatorial do que nos Pólos

48 Movimentos atmosféricos: Supondo que a Terra não girasse... Temperatura menor, Ar mais denso, Pressão maior Transporte de energia do Equador para os pólos Temperatura maior, Ar menos denso, Pressão menor

49 Como a Terra gira... 3 células de circulação em cada hemisfério Ynoue, R. & colaboradores, Meteorologia: Noções Básicas

50 Movimentos Atmosféricos

51 Ynoue, R. & colaboradores, Meteorologia: Noções Básicas

52 Na macro-escala, os ventos de superfície estão associados à circulação geral da atmosfera, a qual é resultado da ação das forças mencionadas anteriormente. Ventos de W Ventos de E Alísios de NE Alísios de SE Ventos de W Ventos de E ZCIT Zona de convergência inter-tropical elevação do ar quente e úmido, formando nuvens e chuvas convectivas ZCET Zona de convergência extra-tropical encontro do ar frio e seco do Pólos com o ar quente e úmido dos trópicos, formando os sistemas frontais frentes polares, que causam perturbações atmosféricas em larga escala

53 Compare o modelo teórico da Circulação Geral da Atmosfera e o que realmente ocorre. Veja que as duas condições são muito semelhantes. (a) Modelo teórico da circulação geral da atmosfera (b) Condição média observada da circulação geral da atmosfera Ynoue, R. & colaboradores, Meteorologia: Noções Básicas

54 Quebra" da distribuição zonal causada pela distribuição dos continentes.

55 Isóbaras Ciclones e Anticiclones Os ciclones e anticiclones formados na atmosfera são responsáveis pela mudança na direção dos ventos predominantes Os ciclones são centros de baixa pressão (L = Low). Os ventos convergem para esse centro pela força do gradiente de pressão e, em seu movimento, têm seu deslocamento desviado pela força de Coriolis (para a direita no HN e para a esquerda no HS) Os anticiclones são centros de alta pressão (H = High). Os ventos divergem desse centro devido à força do gradiente de pressão e, em seu movimento, têm seu deslocamento desviado pela força de Coriolis (para a direita no HN e para a esquerda no HS)

56 Vento de NE Vento de SW Vento de SW Vento de NE Vento de NW Vento de SE Vento de SE Vento de NW No seu deslocamento, os ciclones e os anticiclones promovem alteração na direção dos ventos.

57 Quebra" da distribuição zonal causada pela distribuição dos continentes.

58 Como é o tempo nos centros de alta e baixa pressão?

59 Ciclones Sistemas de baixa pressão na superfície Ventos fortes Movimentos ascendentes Nebulosidade/Precipitação Umidade relativa alta

60 Anticiclones Sistemas de alta pressão na superfície Sistemas de bom tempo Movimento subsidente Umidade relativa baixa Céu limpo Ventos leves À noite, céu sem nuvens e ventos fracos favorecem formação de inversões térmicas próximas à superfície

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62 Isóbaras ao nível do mar na Am. do Sul B Centro de Baixa Pressão Centro de Alta Pressão A

63 Circulações e Ventos Locais A circulação geral da atmosfera também se modifica acentuadamente tanto temporal como espacialmente, devido ao aquecimento diferenciado entre continentes e oceanos, configuração de encostas, sistemas orográficos e topografia, originando circulações e ventos locais. Dia Brisas Terra-Mar Brisa Maritima ocorre durante o dia, quando o oceano encontra-se relativamente mais frio que o continente Noite Brisa Terrestre ocorre durante a noite, quando o continente encontra-se relativamente mais frio que o oceano

64 Aquecimento diferencial da superfície brisa marítima