UFRGS BICT HIDROGRAFIA E OCEANOGRAFIA A. O balanço de calor nos oceanos. Prof. Dr. Dakir Larara

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1 UFRGS BICT HIDROGRAFIA E OCEANOGRAFIA A O balanço de calor nos oceanos Prof. Dr. Dakir Larara

2 Sumário da aula Introdução O Balanço de calor oceânico As variáveis do balanço de calor oceânico Distribuição Geográfica do balanço de calor Transporte meridional da calor e água doce

3 Introdução Cerca de metade da luz solar que chega no planeta é absorvida pelos oceanos e pela terra Apenas 1/5 da luz solar disponível é diretamente absorvida pela atmosfera Do calor armazenado pelos oceanos: i) uma grande parte é liberada localmente para a atmosfera (principalmente sob a forma de evaporação e radiação infra-vermelho) e ii) outra parte é transportada pelas correntes para outras áreas (e.g. altas latitudes durante o inverno) O calor armazenado nos oceanos é um importante moderador do clima O transporte de calor não é estacionário. Desta forma, as variações no balanço de calor e transporte associado, são importantes no entendimento das variações climáticas

4 O balanço de calor oceânico As trocas de calor na superfície dos oceanos são o resultado de uma falta de balanço entre aquilo que entra e o que sai da superfície oceânica. Isto é chamado de fluxo de calor Estes trocas ocorrem geralmente na superfície, sendo que os fluxos de sub-superfície são geralmente bem menores Em termos globais, os fluxos devem ser balanceados, caso contrario, ocorreria um aquecimento ou um resfriamento dos oceanos

5 O balanço de calor oceânico Os principais termos do balanço de calor incluem: Ø Insolação (Q OC ou Q SW ): fluxo de luz solar incidente no oceano Ø Radiação infra-vermelha líquida (Q OL ou Q LW ): fluxo líquido de radiação infra-vermelho do oceano Ø Fluxo de calor sensível (Q S ): devido a variação de temperatura Ø Fluxo de calor latente (Q L ): devido a troca de estado (líquido para gasoso e vice-versa) Ø Advecção (Q V ): devido às correntes Q T = Q Q Q Q Q Watts/m OC OL L S V 2

6 Variação de temperatura do ar aumenta a medida que se afasta da costa, podendo chegar a 60 C na Sibéria

7 As variáveis do balanço de calor Fatores que influenciam a insolação: Altura do sol acima do horizonte (latitude, estação, período do dia) Comprimento do dia (estação, latitude) Atenuação atmosférica (nuvens, poeira, aerossóis) Refletividade da superfície (ângulo de incidência do sol e rugosidade da superfície)

8 Média mensal da insolação em um dia limpo, durante o ano de 1989, e com base em dados do International Satellite Cloud Climatology Project Variação da média anual: 30W/m 2 < Q OC < 260W/m 2

9 Fatores que influenciam a radiação infra-vermelha líquida: Espessura e altura das nuvens e quantidade de vapor atmosférico (quanto mais úmido, menor a quantidade de calor que volta para a atmosfera) Temperatura da água (quanto maior a temperatura maior a irradiação) Cobertura de gelo e neve Variação da média anual: - 60 W/m 2 < Q OL < - 30 W/m 2 Fatores que influenciam o fluxo de calor latente: Vento (aumento do vento aumenta a evaporação) Umidade relativa do ar (ar seco aumenta a evaporação) Variação da média anual: W/m 2 < Q L < - 10 W/m 2

10 Fatores que influenciam o fluxo de calor sensível: Vento Diferença de temperatura na interface ar-mar

11 Distribuição geográfica do balanço de calor Média anual e global da distribuição de 100 unidades de radiação solar entrando no topo da atmosfera. Os fluxos de radiação solar aparecem à esquerda, radiação infravermelho no meio e fluxos de calor sensível e latente a direita. Balanço de radiação solar (Total = 100) Espalhado ou refletido para o espaço (7+16+8) Absorvido pela atmosfera (17+3) Absorvido pela sup. da Terra (49) Balanço de radiação na sup. Terra (Total = + 30) Esfriamento por radiação infravermelha (95-114) Aquecimento Solar (49) Balanço de radiação na atmosfera (Total = - 30) Esfriamento por radiação infravermelha ( ) Aquecimento Solar (20) Transferência de calor (Total = 30) Calor sensível (7) Calor latente (23)

12 Distribuição geográfica do balanço de calor (a) (b) (a) Média zonal dos termos na transferência de calor para o oceano (b) Fluxo de calor líquido sem a limitação devido ao transporte de calor e água doce e com a limitação

13 Distribuição geográfica do balanço de calor Q OC com base na reanálise do ECMWF (40 anos) < nuvens > Q OC (+ da atmosfera para o oceano)

14 Distribuição geográfica do balanço de calor Animação de Q OC com base na reanálise do ECMWF

15 Distribuição geográfica do balanço de calor Q OL com base na reanálise do ECMWF (40 anos) < nuvens > Q OC (- do oceano para a atmosfera)

16 Distribuição geográfica do balanço de calor Animação de Q OL com base na reanálise do ECMWF

17 Distribuição geográfica do balanço de calor Q L com base na reanálise do ECMWF (40 anos) Q L é dominado por evaporação na região do Alísios (- do oceano para a atmosfera)

18 Distribuição geográfica do balanço de calor Animação de Q L com base na reanálise do ECMWF Importante: neste gráfico, os valores + são do oceano para a atmosfera

19 Distribuição geográfica do balanço de calor Q S com base na reanálise do ECMWF (40 anos) Influenciado pela diferença de temperatura na interface Q S é dominado pelas massas de ar frio dos continentes (- do oceano para a atmosfera)

20 Distribuição geográfica do balanço de calor Animação de Q S com base na reanálise do ECMWF Importante: neste gráfico, os valores + são do oceano para a atmosfera

21 Distribuição geográfica do balanço de calor Q Q com base na reanálise do ECMWF (40 anos) é + na região equatorial e região da Ásia e Correntes Quentes (+ da atmosfera para o oceano)

22 Distribuição geográfica do balanço de calor Animação de Q com base na reanálise do ECMWF Importante: neste gráfico, os valores - são da atmosfera para o oceano

23 Transporte meridional de calor A Terra ganha calor na atmosfera tropical e perde calor na atmosfera polar Tanto a atmosfera como o oceano tem que transportar calor das regiões de baixa latitude para as regiões de alta latitude, para que exista um equilíbrio. Transporte de calor pelos oceanos

24 Distribuição geográfica do balanço de água E-P (mm/dia) com base na reanálise do ECMWF (40 anos)

25 Distribuição geográfica do balanço de água P-E (mm/mês) com base na reanálise do ECMWF Importante: as unidades são diferentes do gráfico anterior