INTRODUÇÃO ÀO ESTUDO DO SISTEMA CLIMÁTICO: a Atmosfera Terrestre

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2 UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ UFPA INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS IG FACULDADE DE GEOLOGIA - FaGEO INTRODUÇÃO ÀO ESTUDO DO SISTEMA CLIMÁTICO: a Atmosfera Terrestre Prof. Enilson da Silva Sousa

3 UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ UFPA INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS IG FACULDADE DE GEOLOGIA - FG Tópicos Atmosfera: movimentos, composição e interatividade do Ar atmosférico; Interatividade Vida x Atmosfera/Hidrosfera; Biotas Terrestres: Ecossistemas e Biodiversidade;

4 Atmosfera terrestre Esfera relativamente fina, formada por diferentes gases e material particulado (aerossóis) que envolvem a Terra. Mantém a temperatura, filtra a radiação solar, retém o vapor da d água, enfim, é importante na manutenção da vida no planeta. Cerca de 99% de sua massa está contida numa camada de ~32 km, essencial para a vida e para o funcionamento ordenado dos processos físicos e biológicos sobre a Terra.

5 Atmosfera terrestre A atmosfera protege os organismos da exposição a níveis arriscados de radiação ultravioleta, contém os gases necessários para os processos vitais de respiração celular e fotossíntese e fornece a água e oxigênio necessária para a vida. Composição aproximada do ar seco, (sem o valor do vapor d água).

6 Atmosfera da Terra vista do espaço Fonte: Ahrens, C. D. Meteorology Today, 2003.

7 Perfis esquemáticos da base ao topo da Atmosfera: Troposfera (tropopausa), Estratosfera (estratopausa), Mesosfera (mesopausa), Ionosfera e Exosfera.

8 Estrutura Vertical da Atmosfera Troposfera (8 a 16 km de altitude) Camada menos espessa e mais densa; fica sempre em contato o solo; contém vapor d água e o ar que respiramos. A temperatura do ar varia 0,65 o C a cada 100 m e é maior próximo ao solo, diminuindo com a altitude, até atingir -60ºC. Estratosfera (18/20 km até 50 km de altitude). É nela que parte da radiação ultravioleta (UV) é absorvida durante o processo de formação do Ozônio, resultando em aumento da temperatura (de 57ºC na base a 0 ºC no topo, um acréscimo de 57ºC. Mesosfera (50 a 80 km de altitude). Camada onde o ar se torna cada vez mais rarefeito. A temperatura volta a diminuir com a altitude. Seu topo esta em torno de 80 km, registrando valores em de -90 C. Termosfera (80 aos 500 km de altitude). Tem temperaturas elevadas, resultado da absorção de radiação solar de onda curta, (raios gamas, raios-x e UV, pelo oxigênio e nitrogênio. Inclui a Ionosfera o que torna possível a transmissão de ondas de rádio por refleti-las de volta à superfície.

9 Origem da Atmosfera Terrestre No início de sua história a atmosfera era composta basicamente pelos gases Metano CH 4, Amônia NH 3, Nitrito NO, Vapor d água H 2 O e Dióxido de Carbono CO 2 produto das constantes erupções e dos impactos meteoríticos na superfície da Terra primitiva. Em uma segunda fase, surgiram os primeiros organismos vivos (algas bacteroides) que ao realizarem acidentalmente a fotossíntese (H 2 O+CO 2 ), sintetizaram os primeiros carbohidratos, absorvendo parte do CO 2 e liberarando O2. Assim, ocorreu uma das maiores transformações causadas no planeta: a oxigenação da Atmosfera.

10 Funções da Atmosfera Terrestre Filtragem: impede a passagem de 2/3 da radiação solar, fazendo com que os raios nocivos não cheguem à superfície terrestre, e como conseqüência permitem a existencia de vida no planeta. Proteção: é responsável por não deixar que muitos fragmentos de astros que se desintegram, cheguem até a superfície. Conservação: Todo o calor incidido no planeta durante o dia é conservado pela atmosfera, para que durante a noite o planeta continue aquecido.

11 Esferas Fluidas da Terra Atmosfera: envelope de gases que se estende desde a superfície, até ~ 1000 km. Hidrosfera: envelope líquido, representado pela água continental, oceânica e subterrânea da Terra Biosfera: envelope de matéria orgânica relacionado a vida próxima a superfície da Terra

12 Evolução da composição da atmosfera terrestre Nitrogênio

13 Atmosfera primitiva da Terra (4,5 bilhões de anos) Compotos principais: Nitrogênio N 2 (12%) Dióxido de carbono CO 2 (83%) Hidrogênio H 2 (5%) Vapor d água H 2 O Compostos vestigiais: Amônia NH 3 Metano CH 4

14 Evolução da atmosfera primitiva (4,5 a 3,0 bilhões de anos) -Redução do CO 2 por fixação em rochas calcárias -Aumento do Enxofre S 2 por ação vulcânica -Redução do H 2 por escape para o espaço Evolução da atmosfera (2,5 bilhões de anos aos dias atuais) -Redução do H 2 para quantidades ínfimas -Redução do CO 2 para valores na ordem de 0,1% -Aumento do N 2 para quantidades próximas dos 78% atuais -Aparecimento e aumento da quantidade de O 2 como resultado da fotossíntese

15 Composição média da atmosfera atual Compostos principais: Nitrogênio (78%) Oxigênio (21%) Dióxido de Carbono (0,1%) Argônio (0,94%) Vapor d água (até 3%) Compostos vestigiais: Gases nobres Óxidos de nitrogênio (NOx) Metano Monóxido de Carbono

16 Importância dos componentes principais Oxigênio consumido na respiração e produzido na fotossíntese.

17 Dióxido de carbono: - consumido pelos organismos produtores da fotossíntese, originando matéria orgânica; é devolvido ao ar pela respiração e pela queima de combustíveis fósseis, madeiras e decomposição da matéria orgânica (ciclo do carbono). - contribui para o equilíbrio térmico do planeta ao reter parte da radiação infravermelha, não a deixando escapar para o espaço. Importância dos componentes principais

18 Nitrogênio é continuamente reciclado num processo no qual é convertido em compostos nitrogena dos (nitratos e nitritos), completandose o ciclo com a desnitrificação, (volta ao nitrogênio). Importância dos componentes principais

19 Vapor de Água - ocorre na camada mais baixa da atmosfera; - determina o clima, contribuindo para o equilíbrio térmico; - sua abundância é controlada pela evaporação (dos rios e oceanos) e pela precipitação (chuva, granizo e neve) no ciclo da água. Importância dos componentes principais

20 Papel dos principais compostos atmosféricos Nitrogênio e o oxigênio - ocupam até 99% do volume do ar seco e limpo. A maior parte do resto é ocupada pelo Argônio, que tem pouca importância nos processos térmicos. Dióxido de carbono - essencial para a fotossíntese. Por ser um eficiente absorvedor de energia radiante (de onda longa) emitida pela Terra, influencia o fluxo de energia através da Atmosfera, fazendo com que a baixa atmosfera retenha o calor, tornando a Terra própria à vida. Vapor d'água: é um dos mais variáveis compostos da Atmosfera. Constitui 4% do volume da baixa atmosfera nos trópicos úmidos e quentes, enquanto pode constituir uma pequena fração de 1% nos desertos e regiões polares.

21 O aumento do CO 2 e metano contribuem para o aumento da temperatura do planeta agravamento do efeito de estufa - ao impedir o escape da radiação Infravermelha; Glaciar Mendenhall - Alasca

22 A emissão de óxidos de nitrogênio e de enxofre está associada à produção de chuvas ácidas.

23 A emissão de partículas resultante da actividade industrial e queima de combustíveis fósseis, conduz à formação de smog.

24 A emissão de CFC contribui para a rarefação da camada de ozono, desprotegendo a Terra da radiação UV buraco de ozonio. O buraco na camada de ozono tem agora 19 milhões de quilómetros quadrados. Esta área média coberta pelo buraco do ozono da Antártida foi a segunda menor nos últimos 20 anos.

25 Ozônio é a forma triatômica do oxigênio (O 3 ). A presença do ozônio é vital devido a sua capacidade de absorver a radiação ultravioleta (UV) do sol na reação de fotodissociação. Esse processo ocorre na estratosfera entre 30 e 50 km de altitude O átomo livre recombina-se novamente para formar outra molécula de ozônio, liberando calor. Na ausência da camada de ozônio a radiação ultravioleta seria letal para a vida.

26 Efeito Estufa É capacidade que a atmosfera tem de manter a temperatura estável em no planeta. Sem este efeito as temperaturas teriam amplitudes térmicas enormes e não haveria o desenvolvimento de qualquer tipo de vida em nosso planeta. Efeito estufa Aquecimento global

27 ENTENDENDO O EFEITO ESTUFA

28 A TERRA: UMA GRANDE ESTUFA Efeito Estufa natural (mocinho): grande parte se deve a presença de água na atmosfera (em forma de vapor, 85% e partículas de água 12%); Em conseqüência da poluição (vilão): gerado principalmente pelo dióxido de carbono (CO 2 ), metano (CH 4 ), óxido nitroso (N 2 O), clorofluorcarbonetos (CFCs), hidroclorofluorcarbonetos (HCFCs) e o hexafluoreto de enxofre (SF 6 )

29 AQUECIMENTO GLOBAL E SUAS CONSEQÜÊNCIAS O aumento no teor atmosférico dos gases-estufa leva a um maior bloqueio da radiação infravermelha, causando uma exagero no próprio efeito estufa: aquecimento da atmosfera e aumento da temperatura da superfície terrestre Elevação do nível dos mares; Alterações climáticas em todo o planeta; Aumento da biomassa terrestre e oceânica; Modificações profundas na vegetação característica de certas regiões e típicas de determinadas altitudes; Aumento na incidência de doenças e proliferação de insetos nocivos ou vetores de doenças.

30 Agentes de alteração na concentração e na constituição vestigial da atmosfera Naturais - atividade vulcânica - incêndios naturais - decomposição de resíduos - pólens, bolores e esporos Antrópicos - Instalações industriais - Motores de combustão interna - Centrais termoelétricas - Siderurgia, Metalomecânica e refinarias - Agropecuária ( )

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32 Poluente substância que altera a composição da atmosfera prejudicando a qualidade de vida na Terra. Primários espécies químicas que resultam das atividades naturais ou antropogénicas (libertadas diretamente na atmosfera). Secundários espécies químicas que resultam de reações entre poluentes primários (produzidas na atmosfera).

33 Tóxico produto que por ingestão, contato com a pele ou inalação, direta ou indiretamente causam perturbações na saúde dos indivíduos. Dose Tóxica - a toxicidade depende da qualidade da Substância, mas também da quantidade introduzida no indivíduo.

34 Avaliação da toxicidade aguda é realizada pela dose letal a 50% (DL 50 ) é a dose necessária de agente tóxico que conduz à morte de 50% dos indivíduos da população. Avaliação da toxicidade crónica mais difícil de determinar por não provocar a morte a curto prazo. Tratam-se de situações de exposição continuada ao agente poluente com efeitos a longo prazo resultante dum efeito cumulativo do tóxico.

35 Efeito de alguns agentes poluentes sobre a saúde Metais

36 Monóxido de carbono (CO): produto da combustão de organismos em meio pouco oxigenado. Inibe permanentemente a hemoglobina impedindo o transporte de oxigénio às células e conduzindo à morte por asfixia.

37 Pensar globalmente agir localmente Substituição dos CFC por outros agentes propulsores - Aumento da utilização de fontes renováveis de energia - redução da emissão de CO 2 - redução da emissão de partículas - redução da emissão de óxidos de azoto e enxofre Controle do teor de enxofre nos combustíveis fósseis e obrigatoriedade da utilização de catalisadores nos veículos automotores.

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39 EFEITO DE ESTUFA; DESTRUIÇÃO DA CAMADA DE OZONO; AQUECIMENTO GLOBAL; CHUVAS ÁCIDAS; SMOG.

40 É isso!