E as mudanças climáticas ao longo do tempo têm a ver com quê?

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1 E as mudanças climáticas ao longo do tempo têm a ver com quê?

2 FATORES DO CLIMA Características que determinam o estado climático: LATITUDE ALTITUDE MASSA DE AR; CIRCULAÇÃO DA ATMOSFERA CONTINENTALIDADE / MARITIMIDADE CORRENTES MARÍTIMAS VEGETAÇÃO RELEVO

3 ELEMENTOS DO CLIMA Variáveis meteorológicas que caracterizam o clima: 1. RADIAÇÃO 2. INSOLAÇÃO E NEBULOSIDADE 3. TEMPERATURA; 4. HUMIDADE; 5. EVAPORAÇÃO E EVAPOTRANSPIRAÇÃO 6. PRESSÃO ATMOSFÉRICA; 7. VENTOS; 8. PRECIPITAÇÃO.

4 radiação solar global (S ) = radiação solar directa (S dir ) + radiação solar difusa (S dif ) (S = S, onde é o albedo) R n = R ns R nl = S - S + L - L (W m -2 ) (n = net; s = short; l = long) R ns = S - S R nl = L - L radiação emitida pela atmosfera (L ) radiação emitida pela superfície terrestre (L ) Balanço energético à superfície de um solo: R n = LE + H + G (W m -2 ) aquecimento do ar (H) e do solo (G) e na evaporação da água (LE)

5 A insolação astronómica é a insolação máxima possível ou o período do dia durante o qual o Sol se encontra acima do horizonte (comprimento do dia) A nebulosidade é medida por observação visual directa do firmamento, em diferentes momentos do ciclo diário

6 A temperatura diminui em altitude na baixa atmosfera (Troposfera) a uma taxa média de 0,65ºC por cada 100 metros. O ar não saturado sofre uma variação de aproximadamente 1º por cada 100 m de variação de altitude (gradiente adiabático seco), enquanto que o ar saturado sofre uma variação de cerca de 0,5ºC por cada variação em altitude de 100 m (gradiente adiabático saturado)

7 Variação anual da temperatura em função da latitude Trópicos interiores Trópicos exteriores Subtrópicos Variação anual da precipitação em função da latitude Trópicos interiores Trópicos exteriores Subtrópicos

8 A humidade relativa (HR) é a relação entre a tensão de vapor (e a ) de uma massa de ar (ou a humidade absoluta) e a tensão máxima de saturação (e s ) dessa mesma massa de ar (ou a humidade absoluta máxima) e exprime-se em percentagem (varia entre 0 e 100) ea HR(%) 100 e Défice de saturação (DS) DS = HR s

9 A evaporação é o processo físico pelo qual uma substância transita do estado líquido para o estado gasoso A evapotranspiração é o processo combinado de evaporação a partir da superfície do solo e dos seres vivos (ETP, ETR) Fatores que mais condicionam o fenómeno evaporativo A temperatura do ar e da água, a tensão de vapor e a humidade relativa do ar, a velocidade do vento, a pressão atmosférica, a salinidade das águas, a extensão da superfície evaporante e, naturalmente, a radiação solar,

10 A pressão atmosférica é a força exercida por unidade de área de uma coluna de ar atmosférico aplicada normalmente a qualquer superfície A nível do mar, a pressão exercida pelo ar é cerca de 1,02 kg cm -2 (= Pa = 1023,25mb = 760mmHg) Isóbaras: (a) centro de altas pressões; (b) centro de baixas pressões A B

11 O vento é o deslocamento horizontal do ar relativamente à superfície do globo terrestre e resulta da diferença de pressão entre dois locais. O aquecimento e/ou arrefecimento diferencial da atmosfera é a causa básica (ou inicial) do movimento atmosférico (pois está na base das diferenças de pressão). Assim, parte da radiação solar que atinge a Terra é transformada em energia cinética dos gases da atmosfera. O vento é definido através da sua velocidade e da sua direcção. Além do gradiente de pressão entre dois lugares, outros factores controlam o movimento do ar atmosférico: a força da gravidade, o atrito, a força de Coriolis e a força centrífuga

12 Escala de Beaufort Nº de Velocidade Descrição Beaufort (m s -1 ) Observações 0 calmo <0,4 O fumo sobe na vertical 1 aragem 0,5-1,5 O fumo é lentamente empurrado 2 fraco 1,6-3,3 As folhas sussuram 3 bonançoso 3,4-5,4 As folhas e os raminhos movem-se 4 moderado 5,5-7,9 Os ramos pequenos movem-se 5 fresco 8,0-10,7 As pequenas árvores oscilam 6 muito fresco 10,8-13,8 Os ramos grandes oscilam 7 forte 13,9-17,1 Todas as árvores se movem 8 muito forte 17,2-20,7 Os raminhos partem-se 9 tempestuoso 20,8-24,4 Os ramos partem-se 10 temporal 24,5-28,4 As árvores quebram-se e caem 11 temp. desfeito 28,5-33,5 Os danos são extensos 12 furacão >33,5 Os danos são extremos

13 Variação meridional da precipitação

14 Distribuição global da precipitação

15 Excesso e défice de água Excesso Precipitação serve para reposição da humidade do solo Reposta a capacidade de campo, haverá percolação e escoamento superficial Défice Diferença entre ETP e ET(R)

16 Fluxos de água numa paisagem/bacia hidrográfica e o destino da precipitação ou da água de rega

17 Processos e parâmetros que afetam a água no solo

18 Balanço hídrico O Equilíbrio entre: O ganho de água (PRECIPITAÇÃO) & A perda de água (EVAPOTRANSPIRAÇÃO) 45 23'1.45"N 75 39'14.61"W

19 Outros balanços hídricos

20 Outros balanços hídricos

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22 Distribuição teórica das zonas climáticas em função da latitude

23 VERÃO FLUXOS INVERNO ZONA PRECIPITAÇ ÃO VENTOS E PRESSÃO CLASSIFICA- ÇÃO DE KÖPPEN FORMAS TÍPICAS DE VEGETAÇÃO ZONAS CLIMÁTICAS DA TERRA T - Fluxo de oeste equatorial e calmas P - Alisados a anti-ciclones subtropicais W - Fluxo de oeste das latitudes médias 1 - ZONA INTER- TROPICAL 2 - ZONA TROPICAL EXTERIOR (MARGENS TROPICAIS) 3 - ZONA SUB- TROPICAL SECA 4 - ZONA DE PRECIPITA- ÇÃO DE INVERNO SUB- TROPICAL Constantemente húmida. Precipitação forte predominante Precipitação no Verão Predominantemente seca (aguaceiros pouco frequentes) Precipitação de Inverno, em parte precipitação equinocial Zona de ventos de oeste tropicais em pelos menos 8 meses ou calmas Zona de Ventos de Oeste, Tropicais ou calmas com duração inferior a 8 meses alternando com os alisados Alisados ou anticiclones subtropicais Alta sub-tropical de Verão, fluxo de oeste das latitudes médias no Inverno. T T Af, Am T P Aw, em parte Cw P P Bs, Bw P W Cs Floresta Tropical Chuvosa; floresta de Monção Savana com galeria florestal Floresta seca Estepe, estepedeserto, semideserto, Deserto - extreme Floresta de folhagem caduca E - Fluxo de Norte polar 5 - ZONA TEMPERADA HÚMIDA Precipitação em todas as estações Fluxo de oeste nas latitudes médias W W Cf, em parte Cw Floresta mista 6 - ZONA SUB- POLAR Precipitação fraca ao longo do ano Fluxo de leste polar e ventos do oeste (Baixa subpolar) W E ET Tundra 7 - ZONA POLAR ALTA Precipitação fraca do tipo neve durante o ano Fluxo de leste polar E E EF Deserto frio (superfície coberta de gelo)

24 Regiões Climáticas

25 Tropical Floresta Tropical Savana Tropical Seco Esteppe Deserto Temperado (Latitudes médias) Costa Oueste Marítima Sub-Tropical Húmido Mediterrâneo Continental Húmido Frio (Latitudes altas) Zona polar Sub-arctico Tundra Montanhas Regiões Climáticas

26 Classificações do Clima de tipo genético: Baseadas em causas físicas (factores cósmicos ou geográficos, circulação geral da atmosfera, zonagem global dos ventos e na sazonalidade da precipitação, ) Bergeron (1928); Alissov (1936); Flohn (1957); Strahler (1969) de tipo empírico: Baseadas nas consequências das condições climáticas, utilizando indicadores, como a vegetação, a hidrologia, a humidade, a aridez, etc., sob a forma de frequência de ocorrência, valores limites ( thresholds ), índices, etc., Frankenberg, Penck, Troll e Pfaffen, Wissmann, Lauer, Thornthwaite, Köppen (1900)

27 Classificação de Thornthwaite Baseada em 5 índices climáticos (simples e complexos): - 3 relacionados com regime hídrico: Índice de Humidade Índice de Aridez Índice Hídrico I h u I a S (%) 100 ETP anual D (%) 100 ETP I hi anual (%) I hu I a D é o défice anual de água, S é o excesso ou superavit anual; ETP anual é a evapotranspiração potencial anual - 2 relacionados com regime térmico: Índice de Eficiência Térmica (ET) ET = ETP anual (mm) Concentração Estival da Eficiência Térmica CEET (%) ETP 1 ETP 2 ETPanual ETP 3 ETP 1/2/3 = ETP relativos aos três meses consecutivos mais quentes

28 EVAPOTRANSPIRAÇÃO TIPO CLIMÁTICO ÍNDICE HÍDRICO (%) TIPO CLIMÁTICO POTENCIAL ANUAL (mm) A - Super-húmido Ihi ³ 100 A - Megatérmico ETP ³ 1140 B > Ihi ³ 80 B > ETP ³ 997 B 3 80 > Ihi ³ 60 B > ETP ³ 855 B-Húmido B - Mesotérmico (a) B 2 60 > Ihi ³ 40 (c) B > ETP ³ 712 B 1 40 > Ihi ³ 20 B > ETP ³ 570 C - Sub-húmido Chuvoso C 2 20 > Ihi ³ 0 C > ETP ³ 427 C - Microtérmico Seco C 1 0 > Ihi ³ -20 C > ETP ³ 285 D - Semi-árido -20 > Ihi ³ -40 D - Tundra 285 > ETP ³ 142 E - Árido -40 > Ihi ³ -60 E - Gelo Perpétuo 142 > ETP Climas Húmidos (A, B, C 2 ) ÍNDICE DE TIPO CONCENTRAÇÃO DA EFICIÊNCIA ARIDEZ (%) CLIMÁTICO TÉRMICA NA ESTAÇÃO QUENTE (%) r - nula ou pequena deficiência de água 16,7 > Ia ³ 0 a Pequena s - moderada deficiência de água no Verão b 4 48,1-51,9 33,3 > Ia ³ 16,7 w - moderada deficiência de água no Inverno b 3 52,0-56,3 s 2 - grande deficiência de água no Verão (d) b 2 56,4-61,6 Ia ³ 33,3 w 2 - grandea deficiência de água no Inverno b 1 61,7-68,0 Moderada b) Climas secos (C 1, D, E) ÍNDICE DE c 2 68,1-76,3 HUMIDADE (%) c 1 76,4-88,0 Grande d - nula ou pequeno excesso de água 10 > Ihu ³ 0 d 88,1-100 Muito grande s - moderado excesso de água no Inverno w - moderada excesso de água no Verão 20 > Ihu ³ 10 s 2 - grande excesso de água no Inverno w 2 - grande excesso de água no Verão Ihu ³ 20 3 = >

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31 Classificação de Köppen = Köppen-Geiger, Köppen-Geiger-Pohl Köppen modificada por Trewartha

32 Clima segundo classificação de Köppen A - Clima tropical - A temperatura média do ar de todos os meses do ano é superior a 18ºC, e não há, portanto, estação de Inverno. A quantidade anual de precipitação excede, em geral, a evapotranspiração potencial anual. B - Clima seco - A evapotranspiração potencial excede a precipitação, ao longo do ano. Não há excesso de água e, deste modo, não existem cursos de água permanentes. C - Clima temperado quente (mesotérmico) - A temperatura média do mês mais frio é inferior a 18ºC mas é superior a -3ºC. Pelo menos, um mês tem uma temperatura média superior a 10ºC. D - Clima frio (microtérmico) - O mês mais frio tem uma temperatura média inferior a -3ºC e a temperatura média do mês mais quente é superior a 10ºC, isotérmica que coincide, aproximadamente, com o limite polar das espécies arbóreas. E - Clima polar - A temperatura média do mês mais quente do ano é inferior a 10ºC. Neste clima não existe, verdadeiramente, uma estação de Verão

33 Sub-tipos de climas S - Clima de estepe - Clima semi-árido de latitudes baixas (5Pth<P<10Pth) W - Clima desértico - Clima árido (P < 5Pth) Estes subtipos são aplicados apenas ao tipo B. Portanto, obtêm-se duas combinações: BS (clima de estepe) e BW (clima de deserto). f - Clima húmido - sem estação seca. A precipitação é, pois, abundante ou relativamente abundante e bem ou regularmente distribuída por todos os meses. Aplica-se aos tipos climáticos A, C e D. m - Clima de floresta tropical chuvosa - com tipo monçónico de precipitação. Contudo, é a estação seca, sem que haja em geral, deficiência de água em qualquer dos meses. Aplica-se apenas ao tipo climático A. w - Estação seca no Inverno do respectivo hemisfério. s - Estação seca no Verão do respectivo hemisfério.

34 Table 1: Type, description and criteria for the Koeppen classification. T stands for long term monthly mean temperature in C, P means long term mean monthly precipitation sum in mm. The subscript ann stands for the annual sum, while min and max represent the lowest and highest monthly values of the mean annual cycle. Subscript S and W indicate summer and winter halfyear. Pth refers to a threshold precipitation to define aridity with respect to temperature and precipitation. It is defined in eq. (1) Type Description Criterion A Equatorial climates Tmin. 18 C Af Equatorial full humid rainforest Pmin > 60mm Am Equatorial monsoon Pann. 25(100mm - Pmin) As Equatorial savannah with dry summer Pmin < 60mm in summer Aw Equatorial savannah with dry winter Pmin < 60mm in winter B Arid climates Pann < 10Pth BS Steppe climate Pann > 5Pth BW Desert climate Pann 5Pth C Warm temperate climates -3 C < Tmin < 18 C Cs Warm temperate climate with dry summer PSmin < PWmin; PWmax > 3PSmin and PSmin < 40mm Cw Warm temperate climate with dry winter PWmin < PSmin and PSmax > 10PWmin Cf Warm temperate fully humid climate neither Cs nor Cw D Snow climates Tmin. -3 C Ds Snow Climate with dry summer PSmin < PWmin; PWmax > 3PSmin and PSmin < 40mm Dw Snow Climate with dry winter PWmin < PSmin and PSmax > 10PWmin Df Snow climate, fully humid neither Ds nor Dw E Polar climates Tmax. 10 C EF Tundra climate 0 C. Tmax < 10 C ET Frost climate Tmax. 0 C

35 Sub-tipos de climas Af - Clima tropical chuvoso de floresta (Am é uma variante de Af) Aw - Clima tropical de savana. BS - Clima de estepe BW - Clima de deserto Cw - Clima temperado, com Inverno seco. Cs - Clima temperado, com Verão seco. Cf - Clima temperado, com precipitação em todas as estações. Dw - Clima frio de floresta, com Inverno seco. Df - Clima frio de floresta, com precipitação em todas as estações do ano. ET - Clima polar de tundra. EF - Clima polar, de gelo permanente.

36 Sub-sub-tipos do clima B BSs - Precipitação no Inverno T < R <2T BSw - Precipitação no Verão T + 14 < R < 2 (T + 14) BWs - Precipitação no Inverno R < T BWw - Precipitação no Verão R < (T + 14) T = temperatura média anual, em ºC, R = quantidade anual da precipitação, em centímetros

37 Sub-sub-tipos de climas a - Verão quente - A temperatura média do mês mais quente do ano é superior a 22º C (aplica-se aos tipos C e D). b - Verão pouco quente - A temperatura média do mês mais quente é inferior a 22º C, e há mais de quatro meses cuja temperatura média é superior c - Verão curto e pouco quente - Há menos de quatro meses do ano cuja temperatura média é superior a 10ºC, mas a do mês mais frio é superior a -36ºC (aplica-se apenas ao tipo D). h - Seco e quente - A temperatura média anual do ar é inferior a 18ºC (aplica-se apenas ao tipo B). k - Seco e frio - A temperatura média anual do ar é inferior a 18ºC (aplica-se apenas ao tipo B). i Pe(i)quena amplitude anual da temperatura, que é inferior a 5º C (aplica-se apenas do tipo A).

38 Distribuição dos Tipos Climáticos Tipos climáticos de Köppen Terras firmes Mares e Oceanos Superfície total do Globo 10 6 km 2 % 10 6 km 2 % 10 6 km 2 % Af Aw BS BW Cw Cs Cf Df Dw ET EF

39 Climate Regions

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42 Koppen s Climate Regions

43 Precipitação média anual

44 Map from Michael J. Pidwirny Vegetation Regions

45 Zonagem ecológica da terra Latitudes altas Latitudes médias Sub-trópicos e trópicos marginais Zona polar/sub-polar Latitudes médias húmidas Sub-trópicos c/ chuva de Inverno Sub-trópicos sempre húmidos Desertos de gelo Regiões secas dos trópicos e sub-trópicos Tundra Latitudes médias secas Desertos e semi-desertos Desertos e semi-desertos Estepes de gramíneas e arbustos c/ chuva de Inv. Zona boreal Estepes de gramíneas Savana e estepe espinhosas c/ chuva de Ver. Trópicos Trópicos c/ chuva de Ver. Savana seca Savana húmida Trópicos sempre húmidos Montanha

46 Trópicos sempre húmidos Trópicos sempre húmidos clima da floresta tropical Transição p/ climas de savana húmida (chuvas de Verão) chuvas invernais dos alísios chuvas estivais de monção

47 Trópicos de chuvas de Verão Savana seca e húmida Zonas de transição p/ regiões áridas dos tróp./subtróp. Savana espinhosa dos tróp. e climas de estepe dos subtróp. c/ chuvas de Verão

48 Trópicos/Subtrópicos secos Desertos e semi-desertos Savanas e estepes espinhosas c/chuvas de Inv. (transição p/ tróp. c/chuvas de Ver. e subtróp. sempre húmidos) Estepes arbustivas e de gramíneas c/chuvas de Inv. (transição p/ subtróp. c/chuva de Inv.

49 Subtrópicos de chuvas de Inverno Subtrópicos c/ chuvas de Inverno Clima mediterrâneo Zona de transição p/ as regiões secas dos trópicos/subtrópicos Climas de estepe c/ chuvas de Inverno

50 Subtrópicos sempre húmidos Subtrópicos sempre húmidos