VICE-REITORIA DE ENSINO DE GRADUAÇÃO E CORPO DISCENTE CENTRO DE EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA CLIMATOLOGIA Conteudista Vinícius da Silva Seabra Rio de Janeiro / 2011 TODOS OS DIREITOS RESERVADOS À UNIVERSIDADE CASTELO BRANCO
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Apresentação Prezado(a) Aluno(a): É com grande satisfação que o(a) recebemos como integrante do corpo discente de nossos cursos de graduação, na certeza de estarmos contribuindo para sua formação acadêmica e, consequentemente, propiciando oportunidade para melhoria de seu desempenho profissional. Nossos funcionários e nosso corpo docente esperam retribuir a sua escolha, reafirmando o compromisso desta Instituição com a qualidade, por meio de uma estrutura aberta e criativa, centrada nos princípios de melhoria contínua. Esperamos que este instrucional seja-lhe de grande ajuda e contribua para ampliar o horizonte do seu conhecimento teórico e para o aperfeiçoamento da sua prática pedagógica. Seja bem-vindo(a)! Paulo Alcantara Gomes Reitor
Orientações para o Autoestudo O presente instrucional está dividido em quatro unidades programáticas, cada uma com objetivos definidos e conteúdos selecionados criteriosamente pelos Professores Conteudistas para que os referidos objetivos sejam atingidos com êxito. Os conteúdos programáticos das unidades são apresentados sob a forma de leituras, tarefas e atividades complementares. As Unidades 1e 2 correspondem aos conteúdos que serão avaliados em A1. Na A2 poderão ser objeto de avaliação os conteúdos das quatro unidades. Havendo a necessidade de uma avaliação extra (A3 ou A4), esta obrigatoriamente será composta por todo o conteúdo de todas as Unidades Programáticas. A carga horária do material instrucional para o autoestudo que você está recebendo agora, juntamente com os horários destinados aos encontros com o Professor Orientador da disciplina, equivale a 60 horas-aula, que você administrará de acordo com a sua disponibilidade, respeitando-se, naturalmente, as datas dos encontros presenciais programados pelo Professor Orientador e as datas das avaliações do seu curso. Bons Estudos!
Dicas para o Autoestudo 1 - Você terá total autonomia para escolher a melhor hora para estudar. Porém, seja disciplinado. Procure reservar sempre os mesmos horários para o estudo. 2 - Organize seu ambiente de estudo. Reserve todo o material necessário. Evite interrupções. 3 - Não deixe para estudar na última hora. 4 - Não acumule dúvidas. Anote-as e entre em contato com seu monitor. 5 - Não pule etapas. 6 - Faça todas as tarefas propostas. 7 - Não falte aos encontros presenciais. Eles são importantes para o melhor aproveitamento da disciplina. 8 - Não relegue a um segundo plano as atividades complementares e a autoavaliação. 9 - Não hesite em começar de novo.
SUMÁRIO Quadro-síntese do conteúdo programático... 09 Contextualização da disciplina... 11 UNIDADE I ESTRUTURA DA ATMOSFERA 1.1 - Composição das camadas atmosféricas...13 1.2 - Elementos e fatores do clima...16 UNIDADE II A CIRCULAÇÃO GERAL DA ATMOSFERA E OS TIPOS CLIMÁTICOS 2.1 - A circulação geral da atmosfera...21 2.2 - Os grandes tipos climáticos da Terra...24 2.3 - Climas e a distribuição das formações vegetais...28 UNIDADE III CLASSIFICAÇÕES CLIMÁTICAS DO BRASIL 3.1 - A diversidade física no Brasil e seus reflexos na distribuição climática... 31 3.2 - Os diferentes climas do Brasil... 31 UNIDADE IV MUDANÇAS CLIMÁTICAS 4.1 - A relação entre mudanças climáticas e as práticas socioeconômicas... 34 4.2 - As diferentes escalas das mudanças climáticas... 34 4.2.1. Aquecimento global: fatores e possíveis consequências... 35 4.2.2. Os fenômenos climáticos na escala local... 36 Glossário...38 Gabarito...39 Referências bibliográficas... 40
Quadro-síntese do conteúdo programático 9 UNIDADES DO PROGRAMA OBJETIVOS I- ESTRUTURA DA ATMOSFERA 1.1. Composição das camadas atmosféricas 1.2. Elementos e fatores do clima II- A CIRCULAÇÃO GERAL DA ATMOSFERA E OS TIPOS CLIMÁTICOS 2.1. A circulação geral da atmosfera 2.2. Os grandes tipos climáticos da Terra 2.3. Climas e a distribuição das formações vegetais Apresentar a composição das camadas atmosféricas e discutir sua importância para a vida no planeta; Apresentar e discutir os principais elementos e fatores responsáveis pela formação do clima no planeta. Apresentar as diferentes zonas climáticas e tipos de clima encontrados no planeta, e discutir sua importância para a distribuição das formações vegetacionais da Terra. III- CLASSIFICAÇÕES CLIMÁTICAS DO BRA- SIL 3.1. A diversidade física no Brasil e seus reflexos na distribuição climática 3.2. Os diferentes climas do Brasil Correlacionar a grande extensão latitudinal e longitudinal (territorial) do Brasil, assim como a sua grande diversidade geomorfológica, com as tipologias climáticas encontradas em todo país. IV- MUDANÇAS CLIMÁTICAS 4.1. A relação entre mudanças climáticas e as práticas socioeconômicas 4.2. As diferentes escalas das mudanças climáticas 4.2.1. Aquecimento global: fatores e possíveis consequências 4.2.2. Os fenômenos climáticos na escala local Discutir os processos relacionados às mudanças climáticas, apontando suas consequências socioeconômicas e seus impactos ao meio ambiente. Pretendese discutir os fenômenos a partir de uma abordagem multiescalar, considerando-os dentro das perspectivas global, regional e local.
Contextualização da Disciplina Compreender toda dinâmica relacionada com os fenômenos climáticos e meteorológicos é de fundamental importância para grande parte dos estudos de natureza geográfica e ambiental. Estudar os fenômenos climáticos significa buscar respostas para a ocorrência de uma série de eventos que, em geral, possuem correspondência direta com a distribuição espacial de pessoas e recursos. Ou seja, podemos dizer que o clima, ainda que não seja determinante, tem um papel relevante na localização espacial da população mundial, na localização espacial de recursos hídricos, na ocorrência de catástrofes naturais, em aspectos culturais, dentre outros. 11 Os avanços tecnológicos vividos após a Segunda Guerra Mundial trouxeram a reboque uma série de contribuições para as análises climatológicas, permitindo a invenção de uma série de novos aparelhos de medição de dados atmosféricos, tornando possível o lançamento de muitos satélites meteorológicos, contribuindo na elaboração de eficazes e precisos modelos de previsão atmosférica etc. Atualmente, podemos contar com o monitoramento, quase que em tempo real, de estações meteorológicas presentes em diversas partes de mundo, conseguindo prever e estudar fenômenos que ocorrem em diferentes escalas de abrangência, diferentes temporalidades e em diferentes intensidades. É importante ainda destacarmos que, como todos os aspectos estudados em geografia, o clima é um fator que sofre permanentes modificações. Estas mudanças acontecem de maneira sutil, entre milhões e milhões de anos, mas são importantíssimas para explicar processos e formas presentes atualmente na superfície terrestre. A exemplo disso temos as glaciações, que são fenômenos climáticos que ocorrem ao longo da história do planeta Terra. Como o próprio nome sugere, são períodos de frio intenso, dentro de uma era do gelo, quando a temperatura média da Terra abaixa, provocando o aumento das geleiras (ou glaciares) nos polos e em zonas montanhosas, próximas às regiões de neve perpétua (que nunca derrete).
UNIDADE I 13 ESTRUTURA DA ATMOSFERA Para compreendermos os processos climatológicos, suas manifestações naturais e impactos sobre as atividades humanas, torna-se relevante a compreensão da estrutura e funcionamento da atmosfera, assim como é imprescindível a discussão sobre as variáveis que atuam direta ou indiretamente na formação dos diferentes tipos de clima. Esta unidade do instrucional terá como objetivos principais: 1- apresentar a composição das camadas atmosféricas e discutir sua importância para a vida no planeta e 2- apresentar e discutir os principais elementos e fatores responsáveis pela formação do clima na Terra. 1.1 - Composição das Camadas Atmosféricas Até o final do Séc. XVIII, a Climatologia e a Meteorologia pertenceram ao mesmo ramo do conhecimento, e se empenhavam em desenvolver estudos voltados para a compreensão da composição e funcionamento da atmosfera terrestre. Os cientistas da época estudavam os fenômenos climáticos e atmosféricos da mesma forma, sem estarem preocupados com a temporalidade e espacialidade com que os mesmos aconteciam. No entanto, já no séc. XIX, a partir da sistematização do conhecimento científico, a Meteorologia e Climatologia tornaram-se campos científicos diferenciados, preocupados com distintas análises relacionadas à dinâmica atmosférica. Neste período, a Meteorologia passou a se preocupar com os fenômenos isolados da atmosfera e do tempo atmosférico. Já a Climatologia passou a se preocupar com a espacialização dos elementos e fenômenos atmosféricos, e de sua evolução. O tempo atmosférico é o estado momentâneo da atmosfera em um dado instante e lugar. O estado da atmosfera pode ser caracterizado através do conjunto de atributos que o descrevem naquele momento, tais como a radiação, temperatura, umidade (precipitação, nebulosidade etc.) e pressão (ventos etc.). Já o clima é caracterizado a partir do comportamento médio dos elementos atmosféricos (média térmica, média pluviométrica etc.) ao longo de muitos anos. Para se considerar as características climáticas de um determinado lugar, são necessários dados climáticos de um período mínimo de 30 anos (MENDONÇA & DANNI-OLIVEIRA, 2007). Neste sentido, podemos afirmar que a climatologia é o estudo das condições meteorológicas de um determinado lugar durante um longo período do tempo. No entanto, para compreendermos corretamente a dinâmica dos fenômenos climáticos e meteorológicos que ocorrem em nosso planeta, precisamos conhecer melhor a atmosfera terrestre. Precisamos compreender as características das camadas que a compõe, entender as características dos gases presentes em cada uma de suas camadas e, ainda, compreender a interação existente entre esta camada de gases e a superfície terrestre. É importante também estarmos sempre atentos às diversas funcionalidades da atmosfera e, dentre os seus principais papéis, podemos destacar os seguintes: Tem a função de proteger a Terra de qualquer corpo estranho que possa entrar em contato com a o nosso planeta, como meteoros, por exemplo; Possui a responsabilidade de filtrar os raios nocivos à vida; Apresenta o papel de conservar o calor recebido pelo sol, sendo de fundamental importância para a manutenção da temperatura média do nosso planeta; Possui a função de fornecer a quantidade necessária de oxigênio para a existência da vida. Podemos definir a atmosfera como uma grande camada gasosa que envolve o planeta, composta por oxigênio (21%), hidrogênio (78%) e um conjunto de outros gases (Ar, CO 2 etc.), que juntos constituem uma massa fluída em permanente movimento. Estes gases são mantidos em volta da Terra por ação gravitacional e, embora muitos afirmem que a altitude estimada da atmosfera seja de 1.000km, 80% de sua massa está concentrada nos primeiros 5km. De acordo com Mendonça e Danni-Oliveira (2007), a composição dos gases não é a mesma em toda a atmosfera. Até os primeiros 90 km, a distribuição dos gases se apresenta de maneira relativamente uniforme. Essa parcela da atmosfera recebe o nome de homosfera, sendo composta predominantemente por uma mistura de nitrogênio, oxigênio, argônio e um conjunto de gases que ocorrem em porção reduzida, como o dióxido de carbono. Nessa camada, encon-
14 tram-se também as partículas em suspensão (cinzas, poeira, material orgânico e sal) e os gases do vapor d água. A camada localizada acima da homosfera é conhecida como heterosfera, e nela os gases estão dispostos separadamente, formando camadas de diferentes composições químicas (nitrogênio molecular, oxigênio atômico, átomos de hélio, átomos de nitrogênio). É importante ainda salientarmos que nestes níveis de altitude a densidade de gases é extremamente baixa, e que estas camadas são intercaladas por zonas de transição. Mendonça e Danni-Oliveira (2007) também destacam que outra característica importante da atmosfera é a variação de sua temperatura na distribuição vertical, que ocorre principalmente pela interação de seus componentes com a entrada de energia proveniente do Sol e a saída de energia proveniente da Terra. Desta maneira, podemos separar a atmosfera em camadas com distintos comportamentos térmicos. Nesta separação, as camadas recebem em seu nome o sufixo osfera, e seus topos, a terminação pausa (Ex: Troposfera; Tropopausa). Dessa forma, a atmosfera pode ser divida segundo suas variações de temperatura e altitude, da seguinte maneira (Fig. 1): Troposfera É nessa camada que ocorrem praticamente todos os fenômenos que influenciam no tempo, como a formação de nuvens, chuvas, ventos, furacões e tornados. Estende-se desde a superfície, até aproximadamente 12 km de altitude (entre 20 km no Equador e 8 km nos polos). Embora essa camada seja a menos espessa, é a de maior densidade, abrigando 75% da massa total da atmosfera. *Tropopausa Área de transição entre a Troposfera e Estratosfera. A principal característica da Tropopausa é a isotermia. Suas temperaturas variam entre -50 C a -55 C e sua espessura é de aproximadamente 3 km. Estratosfera Esta camada se estende desde o fim da tropopausa até aproximadamente 50 km de altitude. Apresenta pequena concentração de vapor d'água e temperatura constante até a região limítrofe, denominada estratopausa. Nesta camada a temperatura aumenta à medida que aumenta a altura, e é nela que se encontra a camada de ozônio. Mesosfera Se estende de 50km a 80km de altitude. O ar, composto predominantemente por ozônio e vapor de sódio, fica mais rarefeito e a temperatura diminui com a altitude, chegando a alcançar baixíssimas temperaturas (-90 C). Termosfera Também conhecida como Ionosfera. Essa camada se estende de 85 km, ou seja, do final da mesosfera, até aproximadamente 550 km de altitude, apresentando como principal característica a alta temperatura, que se eleva de acordo com o aumento da altitude, podendo chegar a até 1000 C. Exosfera Vai do final da Termosfera e chega a até 800 km da superfície terrestre. Esta camada, ao final, passa a se confundir com o espaço interplanetário. Na Exosfera, a densidade gasosa é ínfima.
Figura 1. Camadas da Atmosfera. Fonte: Mendonça & Danni-Oliveira (2007). 15
16 1.2 - Elementos e Fatores do Clima Diversos autores apontam que para compreender os tipos de clima existentes em todo planeta torna-se necessária uma abordagem que considere os elementos climáticos e os fatores geográfi cos ou espaciais do clima. Segundo Mendonça e Danni-Oliveira (2007), os elementos climáticos são definidos, comumente, pelos atributos físicos da atmosfera (a temperatura, a umidade e a pressão) que, quando influenciados pela diversidade geográfica, manifestam-se por meio de precipitação, vento, nebulosidade, ondas de calor e frio, entre outros. Para as análises que serão realizadas adiante, é de fundamental importância sabermos o significado dos principais elementos climáticos e seus atributos físicos, que serão descritos a seguir: Temperatura Atmosférica - A temperatura atmosférica é o grau de aquecimento do ar da atmosfera, que é dado geralmente em graus Celsius ou Fahrenheit e medido por termômetros. As temperaturas máximas e mínimas correspondem, respectivamente, aos maiores e menores valores medidos em um determinado intervalo de tempo, ou seja, podemos ter um valor mínimo e máximo de um dia, de um mês, de um ano ou de décadas. Amplitude Térmica A amplitude térmica representa a diferença entre a temperatura máxima e a temperatura mínima registrada num determinado período de tempo. Ex: A amplitude térmica de um dia é representada pela diferença entre a máxima e a mínima daquele mesmo dia. Umidade do ar Corresponde à quantidade de água (vapor d água) presente na atmosfera. A umidade relativa do ar expressa em porcentagem é dada pela razão da quantidade de vapor d água presente numa porção de atmosfera num dado momento, e a quantidade de vapor d água que esta atmosfera comporta. Esta é uma variável importante para a previsão do tempo, pois indica a possibilidade de ocorrência de chuvas, orvalho ou nevoeiros. Precipitação Representa a queda de água no estado líquido (chuva) ou sólido (neve e granizo), resultante da condensação do vapor de água que existe na atmosfera. Pressão Atmosférica A pressão atmosférica pode ser descrita como o peso da coluna de ar da atmosfera sobre uma dada superfície. Esta pressão está correlacionada diretamente com a temperatura e com a altitude. Nas áreas mais aquecidas, como na faixa equatorial, formam-se zonas de baixa pressão (B P ), pois o aquecimento do ar conduz ao aumento de energia cinética das moléculas, o que produz um maior número de choques entre elas. Com isso, as moléculas passam a se distanciar umas das outras, ocasionando uma expansão do ar e, consequentemente, uma diminuição da pressão exercida por ele. Quando o ar se resfria, sua densidade se eleva, formando uma zona de alta pressão (A P ). Em relação à altitude, podemos dizer que a pressão atmosférica será menor na medida em que ascendemos em relação ao nível do mar. Isto porque, na medida em que subimos, reduzimos a coluna de ar sobre dada superfície, reduzindo também a pressão atmosférica. Ventos Por ser gasoso, e tender sempre a uma reação de equilíbrio barométrico (de pressão), o ar tenderá a se deslocar das áreas de alta pressão (A P ) para as áreas de baixa pressão (B P ). A partir deste deslocamento, temos a formação do vento, que terá sua velocidade relacionada ao gradiente (diferença) de pressão entre estas duas áreas. Como vimos anteriormente, além de considerar os elementos climáticos, devemos analisar o clima investigando também os seus fatores espaciais. Os fatores espaciais do clima correspondem àquelas características geográficas estáticas e diversificadoras da paisagem, tais como: latitude; altitude; relevo; vegetação; continentalidade/maritimidade e atividades humanas. As diferenças de clima, em relação à latitude, acontecem em decorrência dos seguintes aspectos: 1 Rotação da Terra sobre seu Eixo: As variações de dia e noite implicam em diferentes taxas de incidência de energia, e estas variações vão ocorrer com maior amplitude na medida em que aumentamos a latitude. 2 Inclinação do eixo da Terra sobre a sua eclíptica: Faz com que os raios solares incidam mais perpendicularmente na medida em que nos aproximamos da Linha do Equador, na zona entre os Trópicos de Capricórnio e de Câncer, resultando num maior aquecimento destas áreas. 3 Movimento de Translação da Terra: Promove uma distribuição sazonal da energia solar sobre a Terra, provocando alternadamente a maior recepção de energia em um hemisfério do que no outro (diferentes estações do ano). O segundo fator climático a ser abordado é o relevo, que influencia na formação de diferentes tipos de climas de acordo com os seguintes aspectos:
1 Posição do Relevo: A posição de uma determinada feição de relevo pode favorecer ou dificultar a circulação de umidade e fluxos de calor entre diferentes áreas. A Cordilheira dos Andes, por exemplo, inibe a entrada de umidade proveniente do Oceano Pacífico para o interior do continente, servindo como uma barreira para a passagem de massas úmidas. Já em algumas regiões do litoral brasileiro, a Serra do Mar favorece a ocorrência de chuvas orográficas, tornando o clima mais úmido em algumas regiões. 2 Orientação do Relevo: A orientação do relevo pode definir as encostas que recebem maior radiação solar, e as que recebem os raios solares com menor intensidade. No hemisfério Sul, por exemplo, as encostas voltadas para o norte recebem os raios solares com maior intensidade que as encostas voltadas para sul, tornando estas vertentes mais secas e aquecidas. 17 Figura 2. Duração do dia de acordo com a latitude. Fonte: Mendonça & Danni-Oliveira (2007). 3 Altitude: A altitude possui uma relação direta com a formação do clima de determinadas regiões. Nas áreas mais baixas da superfície terrestre (próximas ao nível do mar), a temperatura tende a ser mais elevada que nas áreas mais altas (ex.: áreas montanhosas). Estudos afirmam que a cada 180 m de altitude, em média, temos uma diminuição da ordem de 1 C de temperatura. Isto acontece porque grande parte do calor emitido pelo Sol é absorvido pela superfície da Terra antes de ser repassado para a atmosfera. Como o ar é um péssimo condutor de calor, a temperatura irradiada pela Terra vai caindo conforme nos afastamos do nível do mar. Além disso, nas maiores altitudes o ar é mais rarefeito, o que dificulta a retenção de calor. 4 Declividade: Algumas superfícies onduladas (com forte declividade) terão o ângulo de incidência dos raios solares alterados, graças à própria inclinação do terreno. A figura 3 cria um exemplo em que o aquecimento e ressecamento numa encosta seriam maiores que numa área plana adjacente, por esta encosta estar perpendicular à radiação solar incidente. Figura 3. Incidência de radiação solar em duas superfícies diferentes. A concentração de energia na área mais íngreme, neste caso, será maior por tornar perpendicular a radiação solar incidente. Fonte: Figura do autor.
18 Além da posição em relação à latitude e das características do relevo de determinadas regiões, torna-se fundamental a consideração dos aspectos relacionados à continentalidade e a maritimidade na formação dos tipos climáticos. A maritimidade é dada a partir da proximidade de determinadas áreas em relação aos mares ou oceanos. Quanto mais próxima a área estiver do litoral, maiores serão os efeitos da maritimidade. Já a continentalidade de uma região é dada pelo seu distanciamento em relação ao litoral, ou seja, quanto mais distante dos oceanos e mares, maiores serão os efeitos da continentalidade. Os aspectos mais relevantes, relacionados à maritimidade e continentalidade na formação dos climas, são os seguintes: 1 Fornecimento de umidade para atmosfera e regulação da temperatura: A evaporação das águas dos mares e oceanos fornece grandes quantidades de vapor d água para a Troposfera, tornando mais úmidas às áreas próximas ao litoral. Na medida em que nos afastamos da linha de costa, sofremos menor influência desta umidade vinda do mar e, desta maneira, o clima vai se tornando cada vez mais seco. 2 A ação das correntes marinhas: As correntes marinhas interagem com a atmosfera, tornando o clima de determinadas regiões mais úmido ou mais seco, sendo responsáveis até mesmo pela formação de alguns desertos. Isto acontece porque as correntes marinhas de águas frias retiram calor da atmosfera, fazendo o ar se resfriar. Com o ar mais frio, a dificuldade para a formação de nuvens é maior e, consequentemente, a ocorrência de chuvas é inibida. Já as águas quentes superficiais facilitam a formação de correntes ascendentes de ar, estimulando a formação de nuvens e chuvas, tornando mais úmido o clima das áreas banhadas por suas águas. 3 Ação reguladora do clima - Durante todo um ciclo diário (dia e noite), o aquecimento e resfriamento das águas dos oceanos acontecem de forma mais lenta que na superfície dos continentes. Isso acontece porque a superfície dos oceanos tem maior capacidade de absorção de calor, ao contrário das áreas continentais. Durante o dia, o aquecimento se produz com maior intensidade e velocidade no continente do que no mar; já durante a noite, o resfriamento no mar é menor e mais lento do que no continente. Este mecanismo é responsável pela geração de brisas marinhas e continentais que atuam na regulação do clima próximo ao litoral, reduzindo a amplitude térmica das áreas costeiras em relação às continentais. Como o vento se desloca das zonas onde o ar está mais frio (alta pressão) para as zonas onde o ar está mais quente (baixa pressão), temos no litoral a formação de brisas diferentes durantes os dias e noites. Durante o dia, quando o aquecimento se produz com maior intensidade no continente, o ar mais frio do mar tende a se deslocar para terra, formando a brisa conhecida como maral. Durante a noite, ao contrário, o ar sobre o mar tende a se resfriar com menor rapidez do que sobre o continente e, assim, o ar mais frio da terra avança sobre o mar e gera o chamado vento terral (fig. 4). É importante ainda destacar que muitos outros aspectos podem influenciar na formação de climas, tanto em escala local como regional. A presença de vegetação numa área, por exemplo, pode atuar diretamente como um elemento regulador de umidade e temperatura, assim como as construções humanas (artificiais) em áreas urbanas podem dificultar a circulação do ar e aumentar a temperatura da superfície resultando, em alguns casos, na formação de ilhas de calor.
19 Figura 4. Formação das brisas marinhas. Fonte: Figura do autor. Em algumas outras regiões da Terra, mais especificamente ao sul do continente asiático e no norte da Austrália, ocorrem variações (inversões) sazonais da direção dos ventos à superfície. Durante o verão, o maior aquecimento no interior do continente asiático forma sobre aquela superfície as áreas de baixa pressão, enquanto no oceano Índico, onde o aquecimento será relativamente menor, estabelecem-se núcleos de alta pressão. Este gradiente de pressão forma uma circulação de ventos que sopram do oceano (AP) para o continente (BP). São as monções de verão, que provocam chuvas torrenciais nos meses de junho a setembro (fig. 5). No inverno a circulação se inverte, já que a superfície do oceano Índico mantém-se mais aquecida que a do continente. Os ventos passam a soprar do continente para o oceano, à superfície, recebendo o nome de monções de inverno (VAREJÃO-SILVA, 2006). Figura 5. Monções Asiáticas. Fonte: VAREJÃO-SILVA (2006). Leitura Complementar AS TEMPERATURAS EXTREMAS DA TERRA Uma diferença de 147 C separa os recordes conhecidos de calor e frio no planeta, que nem sempre ocorrem exatamente no equador ou nos polos. Por Laura Baird A proximidade do equador ou a vizinhança de um polo não são as únicas explicações para os extremos de temperatura registrados na Líbia e em Vostok, na Antártida. Altitude, topografia, umidade do ar e ocorrência de frentes frias podem intensificar sensivelmente os efeitos esperados para essa latitude. Sol a pino, céus sem nuvens e sistemas meteorológicos estagnados, todos contribuem para dias quentes. Raios solares que aquecem areia e rochas, aprisionando calor, também agravam o aquecimento. Por tudo isso, é comum que regiões como o deserto do Saara, o Vale da Morte, na Califórnia, e o centro-leste da Austrália atinjam temperaturas de 49 C. Mas o recor-
20 de histórico foi registrado em El Azizia, na Líbia, em 13 de setembro de 1922, depois de dois dias em que o calor foi aumentando até culminar em 58 C. A mais baixa temperatura mundial foi registrada em Vostok, na Antártida: anestesiantes -89 C, em 21 de julho de 1983. Cobertura de neve, ângulo solar baixo e ar seco contribuíram para este recorde. Mas o fator decisivo foi a altitude. Vostok está a 3.600 metros do nível do mar, local mais alto que o vizinho polo sul, e, portanto, mais frio. No hemisfério norte, as temperaturas mais baixas estão na Sibéria. No polo norte, circundado por placas de gelo flutuando em águas relativamente mornas, é raro haver temperaturas abaixo de -40 C. Embora as temperaturas em alguns lugares sejam razoavelmente previsíveis, o clima pode surpreender com mudanças bruscas. A cidade de Browning, em Montana, viu o mercúrio dos termômetros despencar incríveis 56 C entre os dias de 23 e 24 de janeiro de 1916. No decorrer da noite, uma frente ártica derrubou a temperatura de 7 C para -49 C. Mais radical ainda foi o que aconteceu em Spearfish, Dakota do Sul, que experimentou inverno e primavera na mesma manhã de 22 de janeiro de 1943. Em apenas dois minutos, a temperatura subiu de -20 C para 7 C. As temperaturas oscilaram por causa dos ventos Chinook, que misturaram ar quente descendo dos montes Black Hills com uma frente fria que continuava na base das montanhas. Mudanças dramáticas como essas constituem excelentes exemplos da imprevisibilidade da Natureza. Ás vezes não dá mesmo pra escolher a roupa certa para o clima, não importa quanto você se esforce. Exercícios 1. Por que a altitude foi um fator decisivo para que em Vostok ocorresse o registro da temperatura mais baixa do planeta? 2. Que fatores contribuíram para que os estados americanos de Dakota do Sul e Montana registrassem mudanças de temperatura (amplitudes térmicas) tão rápidas e intensas?
UNIDADE II 21 A CIRCULAÇÃO GERAL DA ATMOSFERA E OS TIPOS CLIMÁTICOS Anteriormente, pudemos aprender que a quantidade de energia solar recebida pela Terra não é igual em todos os pontos da superfície do planeta, variando principalmente em função da latitude e das estações do ano. As áreas de baixas latitudes recebem mais energia do que perdem por emissão para o espaço. Já nas altas latitudes, observa-se o contrário. Para haver um equilíbrio no balanço de energia do planeta, o excesso de energia recebido na zona intertropical (entre os trópicos de Câncer e Capricórnio) é transferido pelas correntes atmosféricas e oceânicas para as zonas temperadas e polares (fig. 6). Figura 6. Zonas Climáticas da Terra. Fonte: Figura do Autor. As dinâmicas provocadas por estas correntes atmosféricas e oceânicas, associadas aos elementos e fatores do clima de determinadas regiões, criam situações particulares a cada região do globo terrestre. No entanto, embora dois lugares da superfície terrestre não possuam climas idênticos, é possível definir áreas onde a combinação de diversos aspectos resulta em um conjunto de condições climáticas relativamente homogêneas entre áreas contíguas. Nesta unidade do instrucional, apresentaremos as principais zonas climáticas, discutiremos a circulação geral da atmosfera, apresentaremos os diferentes tipos climáticos do globo e relacionaremos os aspectos do clima com a distribuição das formações vegetais no mundo. 2.1 A Circulação Geral da Atmosfera Como mencionamos anteriormente, as correntes atmosféricas e oceânicas transferem a maior energia contida na faixa intertropical para as calotas polares e para as zonas temperadas do planeta. No entanto, esta transferência de energia não se dá a partir de ventos ou correntes que sopram diretamente do Equador para os polos e vice-versa. As correntes atmosféricas circulam, na verdade, em células gigantescas conhecidas como células de Hadley e células de Ferrel (Fig. 7).
22 Figura 7. A circulação Geral da Atmosfera. Fonte: Adaptado de Mendonça e Danni-Oliveira (2007). Como é possível ver na figura 7, a circulação geral da atmosfera pode ser compartimentada em três grandes zonas: a zona intertropical (latitudes baixas); a zona temperada (latitudes médias); e a zona polar (latitudes altas). É importante observarmos que os ventos que se originam nas altas pressões subtropicais (latitudes médias) e se dirigem para os polos sopram geralmente para o leste. Nas zonas polares, ao contrário, a direção dos ventos é de leste para oeste. A Zona de Convergência Intertropical (ZCIT) forma-se na área de baixas latitudes, onde o encontro dos ventos alísios, provenientes do sudeste, com aqueles provenientes de nordeste (Fig.8) cria uma ascendência de ar, normalmente úmido. Essa zona limita a circulação atmosférica entre o hemisfério Norte e o hemisfério Sul. Figura 8. Circulação de ar na ZCIT. Fonte: Adaptado de VAREJÃO-SILVA (2006).
É importante destacarmos, ainda, que a atmosfera das regiões tropicais apresenta turbilhonares de ar em grande escala espacial, em torno de um centro de baixa pressão, geralmente acompanhados de ventos fortes e de muitas chuvas, que se formam sobre os oceanos, denominados ciclones tropicais. Ciclone é o termo usado por vários cientistas às perturbações tropicais mais velozes. No entanto, o fenômeno recebe outras denominações, tais como: tufão; furacão; Baggio; Travados; Papagallos etc. (MENDONÇA & DANNI-OLIVEIRA, 2007). 23 Figura 9. Simulação da força de Coriolis. Um observador imóvel em A diria que o lápis efetuou um movimento retilíneo. Para o observador situado no referencial rotativo (A ), o mesmo movimento parecerá curvo (desviado para a esquerda da trajetória esperada). Fonte: VAREJÃO-SILVA (2006). Um ciclone desloca-se, normalmente, de leste para oeste, na direção dos ventos alísios, a uma velocidade média sobre o mar de 30 km/h. Quanto mais aquecidas as águas dos oceanos, maior será a potência dos ciclones. A formação e a direção de deslocamento dos ciclones estão intimamente ligadas à força de Coriolis (fig. 9), que afirma que em um sistema em rotação (como é o caso da Terra) há uma força que afeta o movimento de um corpo de maneira diferente no hemisfério sul e no hemisfério norte.
24 Figura 10. Força de Coriolis e a circulação dos ventos. Fonte: Imagem do autor, gerada com o uso do Google Earth. Devido à forma esférica da Terra, a Força de Coriolis possui um sentido no hemisfério Sul e sentido oposto no hemisfério Norte, sendo de intensidade nula no Equador. É por causa da força de Coriolis que grandes camadas de ar entram em movimento de rotação originando os ciclones; ciclones que giram no sentido anti-horário no hemisfério Norte e no sentido horário no hemisfério Sul. Os movimentos das correntes oceânicas também são resultado da ação da Força de Coriolis, bem como os desvios sofridos por projéteis em trajetórias de longo alcance (fig. 10). 2.2 - Os Grandes Tipos Climáticos da Terra Como discutimos anteriormente, diferentes fatores e elementos do clima, somados à grande dinâmica atmosférica observada em nosso planeta, fazem com que tenhamos em todo mundo diversas e particulares formações climáticas. Porém, para efeitos de análise, faremos aqui uma breve discussão sobre os principais tipos climáticos encontrados no mundo, sendo eles: Clima Equatorial: Este tipo de clima está situado nas faixas próximas à linha do Equador, tendo como principais áreas de ocorrência as bacias do Congo e do Amazonas, nas ilhas da Oceania e do Sudeste Asiático e a costa oriental da América Central. As temperaturas médias anuais ficam entre 24 C e 27 C, e a temperatura média mensal é sempre superior a 18 C. Outro fator importante diz respeito à amplitude térmica anual, que é sempre inferior a 4 C, ou seja, com baixíssimas alterações. Nestas regiões é comum a precipitação média anual situar-se entre 3.000 e 3.500 mm anuais e, em quase sua totalidade, de origem convectiva. Nas chuvas convectivas (fig. 11) destas regiões, o vapor d água, resultante da evaporação das águas dos rios, lagoas e do solo, somado ao vapor d água resultante da transpiração das plantas presentes na floresta, dão origem à evapotranspiração. O ar quente, proveniente da evapotranspiração, sobe e se resfria nas camadas superiores da atmosfera, condensando-se, sendo então responsável pela formação das nuvens e de fortes chuvas.
25 Figura 11. Formação das Chuvas Convectivas. Fonte: Imagem do Autor. Clima Tropical: Estando situado entre 5 e 30, tanto do hemisfério N quanto do hemisfério S de latitude, o clima tropical ocorre principalmente em partes da Colômbia, da Venezuela, em boa parte das regiões Nordeste, Centro-Oeste e Sudeste do Brasil, em grande parte da África Oriental e parte da África do Sul, norte da Austrália, sul da Ásia e na costa ocidental da América Central. As temperaturas são elevadas ao longo de todo ano, com médias anuais acima de 18 C. No entanto, a amplitude térmica anual é bem maior que a encontrada no clima equatorial, estando sempre oscilando entre 15 C e 20 C. Na maior parte das regiões tropicais as chuvas são de origem convectiva, com médias anuais que ultrapassam os 1500 mm. Porém, em regiões montanhosas, é comum termos ocorrência de chuvas orográficas (fig. 12), que acontecem quando as massas de ar perdem temperatura e se condensam (virando gotículas de água) ao alcançar grandes altitudes, na tentativa de transpor alguma barreira de relevo (região montanhosa ou de planaltos). Nas regiões montanhosas de clima tropical, devido à ocorrência de chuvas de convecção e orográficas, as médias pluviométricas anuais podem ultrapassar os 3.000 mm. Em algumas regiões montanhosas de clima tropical, como em Cherapunjee, na Índia, temos as maiores ocorrências pluviométricas do mundo, com média anual de 11.430 mm. O livro dos recordes aponta este lugar como o mais chuvoso do planeta, que já registrou o ano mais úmido da história (entre 1860 e 1861 choveu 22.987 mm) e o mês mais chuvoso de todos os tempos (em julho de 1861 caíram 9300 mm). O clima tropical caracteriza-se ainda por possuir, geralmente, duas estações do ano bem definidas: uma estação seca e uma estação úmida.
26 Figura 12. Chuvas Orográficas. Fonte: Imagem do Autor. Clima Desértico: A localização geográfica dos desertos confunde-se com as dos climas tropicais, sendo mais comum a ocorrência destes entre os paralelos de 15 e 45 de latitude Norte e Sul. Nestas áreas, as temperaturas sofrem grandes oscilações ao longo do dia, com amplitudes superiores a 30 C, em função da pouca capacidade do solo em reter calor. As temperaturas médias mensais são muito altas, girando em torno de 35 C. As chuvas nestas áreas são muito fracas ou praticamente inexistentes, sendo na maioria das vezes inferior a 150mm por ano. Existem diferentes fatores responsáveis para a existência dos desertos, mas é muito importante sempre lembrar que a principal característica destas áreas são os níveis altos de aridez, e não as altas temperaturas. O grau de aridez de uma região depende da quantidade de água advinda da chuva e da perda de água através da evaporação e transpiração. As áreas desérticas são, portanto, caracterizadas por possuírem altos déficits hídricos, pois se perde mais água com a evaporação do que se ganha as com chuvas. Dentre os fatores de formação dos desertos, podemos destacar os seguintes: Desertos em regiões de ventos contra-alísios Os ventos contra-alísios são secos e dissipam as massas de ar, reduzindo com isso a incidência de chuvas. A maioria dos grandes desertos da Terra está em regiões afetadas pelos ventos contra-alísios. O maior deserto do mundo, o Saara, no norte da África, é um exemplo de deserto de ventos contra-alísios. Desertos de latitudes médias Ocorrem em zonas de alta pressão subtropicais. Estes desertos estão em áreas distantes dos oceanos e têm grandes variações de temperaturas anuais. O deserto de Sonora, no México, é um típico deserto de latitude média. O deserto de Tengger, na China, é outro exemplo. Desertos devido a barreiras de relevo Este tipo de deserto se forma devido à obstrução provocada por grandes barreiras orográficas (montanhas) à chegada de umidade nas áreas a sotavento (além das montanhas). Na medida em que o ar sobe a montanha, a água se precipita (chuvas orográficas), o ar perde seu conteúdo úmido e um deserto se forma do lado oposto. O deserto da Judéia, em Israel e Palestina são exemplos desta dinâmica, assim como o deserto do Vale da Morte, nos EUA. Desertos de monção No processo de formação destes desertos, também destacamos a importante participação das barreiras orográficas. Os ventos de monções levam muita umidade do Oceano Índico em direção à Índia. No entanto, toda esta umidade se dissipa ao chegar até o lado oriental da cadeia montanhosa de Aravalli, fazendo com que se formem desertos do lado ocidental desta cadeia de montanhas. O deserto do Thar na Índia e no Paquistão é um importante exemplo do deserto de monção. Desertos costeiros Geralmente localizam-se nas bordas ocidentais de continentes próximos aos Trópicos de Câncer e de Capricórnio. Eles são afetados por correntes marinhas frias que correm paralelamente à costa, retirando toda a umidade do ar. O melhor exemplo deste tipo de deserto é o Atacama (fig. 13), localizado no litoral do Chile e Peru. Este deserto é formado pela passagem da corrente de Humbold na costa oeste do continente sul americano. O deserto do Atacama é o mais árido do planeta.
As regiões polares apresentam características desérticas sob o ponto de vista biogeográfico, uma vez que a água (em estado líquido) praticamente inexiste nestes sistemas. Toda precipitação nestas zonas ocorre na forma de neve, criando condições difíceis para a existência de vida. No entanto, sob o ponto de vista climatológico, as áreas polares estarão classificadas em outro tipo de clima, o clima polar, que será visto mais adiante. 27 Figura 13. Deserto do Atacama - Chile. Fonte: Foto do Autor. Clima Mediterrâneo: A ocorrência deste clima está entre 30 e 40 de latitude N e S, principalmente na bacia do mar Mediterrâneo e em pontos isolados da Califórnia (Estados Unidos), Chile, África do Sul e também da Austrália. As temperaturas são elevadas durante boa parte do ano, chegando a médias de 22 C anuais. No entanto, no inverno, as temperaturas são mais amenas, atingindo amplitudes térmicas anuais de 15 C. A média do mês mais quente ultrapassa 28 C e a média do mês mais frio nunca é menor que 5 C. As chuvas nestas áreas acontecem principalmente no outono e inverno, e a precipitação tem origem frontal, ou seja, estão associadas à passagem de frentes frias. O total anual de precipitação supera os 500 mm, mas em média é inferior a 1.000 mm. Em geral, podemos afirmar que este clima apresenta basicamente duas estações marcantes, um verão seco e prolongado e um inverno ameno, curto e chuvoso. Os sistemas frontais são caracterizados pelo encontro de duas significativas massas de ar, com características diferentes: uma massa de ar mais quente; e outra mais fria. Uma frente fria ocorre quando o ar frio, mais denso e mais pesado, empurra o ar quente para cima e para frente, fazendo-o se retirar da área (fig. 14). Se a diferença (gradiente) de temperatura e pressão for grande entre essas massas de ar, o encontro das mesmas irá gerar áreas de grande instabilidade, com fortes chuvas e trovoadas. Quando o ar quente consegue empurrar o ar frio de uma determinada região, ocorre uma frente quente. Figura 14. Exemplo de Frente Fria. Fonte: Imagem do autor.
28 Clima Temperado Oceânico: Ocorre principalmente entre 40 e 65 de latitude N e S, sobretudo na parte atlântica da Europa, no litoral sul do Chile, no extremo sul da Austrália, Nova Zelândia e Tasmânia, litoral noroeste dos EUA e litoral sudeste do Canadá. As temperaturas médias destas áreas ficam em torno de 20 C e a variação térmica anual é bastante considerável, ainda que o mar consiga regular bastante esta amplitude. A corrente marinha (quente) do golfo, que passa pela costa atlântica da Europa, eleva um pouco as temperaturas destas regiões, minimizando o impacto do frio. As altas umidades estão presentes durante todo ano, não ocorrendo meses secos nas áreas de clima temperado oceânico. As chuvas, que também são abundantes durante todo o ano, são na maioria das vezes de origem frontal. Clima Temperado Continental: Sua principal área de ocorrência é entre 35 e 45 de latitude N, abrangendo o nordeste e norte do EUA, o interior da península Balcânica, norte da China, interior da Coreia e do Japão e praticamente toda região centro-leste da Europa. As temperaturas médias anuais são de aproximadamente 10 C, sendo que a temperatura média do mês mais quente gira em torno de 20 C e a do mês mais frio fica abaixo de 0 C, o que representa uma grande amplitude térmica anual. As chuvas, que não são muito abundantes, concentram-se nos meses de verão, sendo basicamente de origem convectiva. Nas regiões montanhosas das áreas de clima temperado continental os índices pluviométricos aumentam, mas o inverno caracteriza-se por ter toda a precipitação ocorrendo em forma de neve. Clima Temperado Continental Frio: Ocorre entre 45 e 65 de latitude N, em parte da Europa Oriental, parte da Sibéria, norte da Manchúria, norte do Japão, norte dos EUA e sul do Canadá. Nestas áreas, as temperaturas médias anuais são baixas, com a média do mês mais quente não ultrapassando os 20 C e a média do mês mais frio sempre abaixo de 0 C. Nestas áreas as chuvas ocorrem com baixíssima frequência, pois a maior parte da precipitação ocorre sob forma de neve. Clima Subpolar: As áreas afetadas por este clima estão localizadas entre 55 e 65 N, sobretudo em regiões da Suécia, Finlândia, norte da Sibéria, Alasca e boa parte do Canadá. Este clima pode ser considerado uma transição entre o clima continental frio e o clima polar. As temperaturas médias anuais nestas áreas são muito baixas, com a média do mês mais quente abaixo dos 10 C e a média dos meses mais frios chegando ao limite de -20 C. As chuvas são quase inexistentes, pois toda precipitação ocorre em forma de neve. Clima Polar: Este tipo de clima está presente nas regiões polares, ou bem próximas dos polos, tanto no extremo norte ou extremo sul do planeta. Ele ocorre no extremo norte da Sibéria, norte do Alasca, extremo norte do Canadá, Groelândia, boa parte da Islândia e na Antártica. As temperaturas são baixíssimas, e não ocorrem estações mais quentes. A média do mês mais quente não ultrapassa os 10 C, e a média do mês mais frio é inferior a 0 C. Não há ocorrência de chuvas, pois toda precipitação ocorre em forma de neve. Clima Frio de Montanha ou Clima de Altitude: Este clima ocorre nas regiões mais altas de grandes cadeias montanhosas, como nas Montanhas Rochosas, Cordilheira dos Andes e Himalaia. Toda precipitação ocorre sob forma de neve, e as temperaturas chegam baixar a até -30 C nos períodos mais frios, e no verão não chegam a 10 C. O principal fator determinante para todo esse frio é o ar rarefeito, que ocorre em função da altitude, impedindo a propagação de calor. 2.3- Climas e a Distribuição das Formações Vegetais Os aspectos climáticos podem justificar a distribuição dos diferentes usos e atividades humanas dentro de uma determinada região, além de, em longo prazo, explicar a formação de determinados tipos de relevo, solos, recursos hídricos etc. Os diferentes atributos climáticos interferem diretamente no grau de umedecimento, ou de aridez, de diferentes áreas, e por isso são fundamentais para explicar a atual distribuição da vegetação no planeta. Podemos afirmar que o clima se configura num dos mais importantes componentes da paisagem, responsável por servir como barreira, ou ponte, na dispersão das espécies em todo globo terrestre. Sendo assim, podemos relacionar facilmente os diferentes tipos climáticos no mundo com os tipos vegetacionais presentes em todo planeta. Na tabela a seguir, relacionaremos os principais climas do mundo com suas mais representativas formações fitoecológicas. Tabela 1: Grandes Tipos Climáticos e suas mais representativas formações Fitoecológicas
GRANDES TIPOS CLIMÁTICOS Clima Equatorial Clima Tropical Clima Desértico Clima Mediterrâneo Clima Temperado Oceânico Clima Temperado Continental Clima Temperado Continental Frio Clima Subpolar Clima Polar FORMAÇÕES FITOECOLÓGICAS PREDOMINANTES Floresta Pluvial Tropical Floresta Pluvial Tropical e Subtropical, Floresta Estacional e Savanas Desertos Floresta Mediterrânea Floresta Temperada Floresta Temperada e Floresta de Coníferas Floresta de Coníferas Tundra Desertos Polares 29 Fonte: Tabela do autor. Leitura Complementar O Terror dos Tornados Espirais de Vento Os tornados podem destruir granjas, povoados e até mesmo cidades em qualquer lugar onde eles aparecem. Cinquenta e duas pessoas morreram por causa dos tornados em 2002 e cem ficaram feridas. As testemunhas que presenciaram de perto esses furiosos espirais de vento descrevem sua aproximação como o barulho de um motor a reação. Os tornados fazem os escombros voarem em qualquer direção, a centenas de quilômetros por hora. A maioria das casas está feita para aguentar até 112 km/h, mas um tornado só é formando quando alcança 117 km/h. Para que um remoinho, um túnel de vento que dá voltas em espiral, seja classificado como um tornado, deve estar em contato com a terra e a nuvem de tormenta encima dele. Na parte onde o túnel finalmente toca a terra, um caminho de destruição é criado. A trajetória de um tornado é poucas vezes maior a 250 metros, transversalmente, mas pode alcançar até 1 quilômetro e meio de largura. Os tornados são gerados por uma grande variedade de padrões climatológicos. No entanto, a grande maioria dos meteorologistas concorda que os tornados se formam quando as correntes de ar quente e fria se colidem, criando uma área rotativa com uma baixa pressão atmosférica. O ar é uma fonte de baixa pressão que tem a tendência natural de elevar-se e cria uma forte corrente de ar ascendente. Estas correntes, junto com o ar quente circundante que existe ao nível da Terra, fazem com que gire cada vez mais rápido, aspirando o ar ao redor como se fosse um aspirador. Em casos extremos, estas poderosas correntes de ar podem alcançar até 482 km/h. Os tornados mais poderosos são formados quando ocorrem as chamadas tormentas supercélulas. Estas nuvens rotativas de tormenta podem ser vistas claramente nos radares climatológicos como una circulação bem definida, que os meteorologistas chamam de mesociclone. As gigantescas nuvens de tormenta supercélulas se elevam a alturas superiores ao Monte Everest. Escala Fujita A intensidade de um tornado é determinada pela escala Fujita, batizada com este nome em homenagem ao falecido cientista de tornados, Dr. Fujita da Universidade de Chicago. Os tornados são medidos pela quantia de estrago que eles causam, e não pelo seu tamanho físico. Também é importante lembrar-se de que o tamanho de um tornado não é necessariamente