GABARITO 4ª LISTA DE EXERCÍCIOS 1) O aquecimento diferenciado entre continente e oceano com gradientes de temperatura de + ou - 1 C por 20 km, promove fluxos de energia diferentes para a atmosfera, causando gradientes de pressão em determinados níveis acima da superfície, os quais impulsionam o movimento. Este movimento gera divergência e convergência em diferentes pontos, o que faz com que se estabeleça uma célula de circulação. Brisa Marítima - Durante o dia, as superfícies de terra são aquecidas mais rapidamente do que as superfícies de água adjacentes. Conforme o ar em contato com a terra é aquecido, o mesmo sobe e é trocado pelo ar mais frio sobre a água. O vento local próximo da costa que é formado como o resultado dessa convecção é denominado brisa marítima. Onde o ar mais frio e mais quente se encontra, existe ascensão do ar quente devido à diferença em densidade. Ao longo dessa linha de contato, freqüentemente denominada frente de brisa, nuvens convectivas e tempestades podem se desenvolver. Isto ocorre freqüentemente durante o dia nas regiões tropicais costeiras. Brisa Terrestre À noite, as superfícies sobre a terra se esfriam mais rapidamente que as superfícies das águas circunvizinhas Quando isso ocorre, ar mais frio sobre a terra irá fluir da terra para o corpo de água, iniciando a brisa terrestre. Uma linha de cumulus poderá freqüentemente se formar ao longo da frente de brisa, imediatamente fora da linha da costa. Ventos de superfície localizados serão geralmente perpendiculares à linha de nuvens. Pode-se observar esse fenômeno em muitas regiões durante as primeiras horas da manhã Brisas de vale e de montanha Nas regiões montanhosas verificam-se sistemas de vento particulares. As encostas mais inclinadas e as partes mais estreitas dos vales são aquecidas pelo Sol de forma mais
intensa que as vastas superfícies dos vales ou os picos. Estas condições conduzem a bisas de vale durante o dia e brisas de montanha durante a noite. Brisas de Vale - O ar, na vizinhança das encostas das montanhas, fica a temperatura mais elevada e eleva-se durante o dia; o ar ascendente é substituído pelo ar que se encontra nos vales. Assim, durante o dia o ar sobe a encosta. Este processo é responsável pela formação de nuvens e ocorrência de precipitação sobre as montanhas com alguma freqüência no Verão e fins de tarde. Brisas de Montanha - Durante a noite, as encostas das montanhas arrefecem. Este ar frio desce a montanha por ação da gravidade. Assim, ao amanhecer, o ar mais frio pode ser encontrado no vale. Se o ar contiver umidade suficiente, pode formar-se nevoeiro no vale. Brisa de vale durante o dia Brisa de montanha durante a noite 2) Analisando a atmosfera numa seção vertical, observamos o aparecimento de 3 pares de Células de Circulação, na escala global: 1.Célula de Hadley (entre 0 e 30 ); 2.Célula de Ferrel (entre 30 e 60 ); e 3.Célula Polar (ente 60 e 90 ). Na figura: HC célula de Hadley; FC célula de Ferrel e PC célula Polar
3) Relembremos, da lei dos gases, que o ar frio é mais denso que o ar quente. Portanto, a pressão do ar decresce mais rapidamente numa coluna de ar frio que numa coluna de ar quente. A figura esquemática mostra a distribuição de pressão resultante com a altura. Esta figura é uma secção transversal vertical através do Hemisfério Sul. A região quente equatorial está no lado direito do desenho e a região polar fria no lado esquerdo. As linhas representam a distribuição da média longitudinal da pressão com a altura e para simplificar, a pressão na superfície foi considerada a mesma em todas as latitudes. Sobre o equador, onde a temperatura é maior, a pressão decresce mais lentamente com a altura do que sobre as regiões polares. Consequentemente, em altitude a pressão é maior sobre os trópicos e menor sobre os pólos. Portanto, o gradiente de pressão resultante em altitude é dirigido dos pólos para o equador, sendo então a força de gradiente de pressão dirigida do equador para os pólos. Adicionando o efeito da força de Coriolis, que se opõe à força de gradiente de pressão, chega-se ao vento geostrófico, de oeste para leste (saindo da página). Como o gradiente de pressão equador-pólo tem tipicamente a distribuição mostrada, ventos de oeste em altitude deveriam ser esperados e geralmente são observados. Pode-se notar também que o gradiente norte-sul de pressão aumenta com a altitude, o que implica que o vento também aumenta com a altitude. Este aumento continua somente até a tropopausa. Lá os gradientes de temperatura são invertidos (é mais quente sobre os pólos). Assim, os ventos de oeste alcançam um máximo no topo da troposfera e decrescem para cima. Figura esquemática - Secção mostrando o gradiente de pressão em altitude que é responsável pela gerações dos ventos de oeste em latitudes médias. 4) Os jatos também são formados pela conservação de momento angular aplicada em corpos em rotação: Considerando ur = cte, onde: u é a velocidade zonal e r é a distância ao eixo de rotação, um corpo afastando-se do equador: aproxima-se do eixo de rotação e adquire movimento para leste; da mesma forma, ao aproximar-se do equador: afasta-se do eixo de rotação e adquire movimento para oeste. 5) As correntes oceânicas são causadas pelo aquecimento desigual de diferentes pontos da Terra pela radiação solar e pelos grandes sistemas de vento daí resultantes. Dito de outra maneira, a circulação geral das águas dos oceanos responde aos efeitos dos processos que alteram a distribuição de massa no mar e à ação dos ventos sobre a superfície das águas. Assim sendo, para efeitos de estudo, a circulação geral dos oceanos pode ser dividida em circulação termoalina e circulação gerada pelo vento.
A ação dos grandes sistemas de vento (os centros de altas e baixas pressões) sobre os oceanos causa uma circulação predominantemente superficial e eminentemente horizontal. O vento, soprando sobre a superfície do mar, põe a água em movimento, em conseqüência do efeito de fricção no meio fluido (arrastamento sobre as camadas superficiais do mar). A direção do movimento da água no oceano não é aquela do vento. A rotação da Terra origina a força de Coriolis, em conseqüência da qual as correntes geradas pelo vento na camada superficial, por ele afetada, movem-se para a esquerda do vento, no Hemisfério Sul, e para a direita, no Hemisfério Norte. 6) Definição - Processo de ascensão de águas para a superfície do oceano condicionado por efeitos físicos, associado a uma divergência na superfície. O mecanismo de geração da ressurgência costeira (ou a oeste dos continentes) é, principalmente, associado à resposta da circulação oceânica ao padrão de ventos, que afasta a camada superficial e promove um movimento ascendente junto à costa, caracterizando o clássico bombeamento de Ekman. 7) Uma componente do sistema climático da terra é representada pela interação entre a superfície dos oceanos a baixa atmosfera adjacente a ele. Os processos de troca de energia e umidade entre eles determinam o comportamento do clima, e alterações destes processos podem afetar o clima regional e global. El Niño representa o aquecimento anormal das águas superficiais e sub-superficiais do Oceano Pacífico Equatorial. A palavra El Niño é derivada do espanhol, e refere-se a presença de águas quentes que todos os anos aparecem na costa norte de Peru na época de Natal. Os pescadores do Peru e Equador chamaram a esta presença de águas mais quentes de Corriente de El Niño em referência ao Niño Jesus ou Menino Jesus. Na atualidade, as anomalias do sistema climático que são mundialmente conhecidas como El Niño e La Niña representam uma alteração do sistema oceano-atmosfera no Oceano Pacífico tropical, e que tem conseqüências no tempo e no clima em todo o planeta. Nesta definição, considera-se não somente a presença das águas quentes da Corrente El Niño mas também as mudanças na atmosfera próxima à superfície do oceano, com o enfraquecimento dos ventos alísios (que sopram de leste para oeste) na região equatorial. Com esse aquecimento do oceano e com o enfraquecimento dos ventos, começam a ser observadas mudanças da circulação da atmosfera nos níveis baixos e altos, determinando mudanças nos padrões de transporte de umidade, e portanto variações na distribuição das chuvas em regiões tropicais e de latitudes médias e altas. Em algumas regiões do globo também são observados aumento ou queda de temperatura. A figura abaixo mostra a situação observada em dezembro de 1997, no pico do fenômeno El Niño 1997/98.
Anomalia de temperatura da superfície do mar em dezembro de 1998 mostrada na figura acima. Os tons avermelhados indicam regiões com valores acima da média e os tons azulados as regiões com valores abaixo da média climatológica. Pode-se notar a região no Pacífico Central e Oriental com valores positivos, indicando a presença do El Niño. 8) As frentes são zonas de transição entre duas massas de ar com temperaturas e densidades diferentes. Estendem-se não só na horizontal, mas também na vertical, intersectando a superfície da Terra. Há frentes frias, quentes, estacionárias e oclusas. Uma frente fria é uma zona de transição onde uma massa de ar frio (polar, movendose para o equador) está a substituir uma massa de ar mais quente e úmido (tropical, movendo-se para o pólo). As frentes frias deslocam-se dos pólos para o equador. Predominante de Noroeste, no Hemisfério Norte, e de Sudoeste no Hemisfério Sul. Não estão associadas a um processo suave: as frentes frias movem-se rapidamente e forçam o ar quente a subir. Quando uma frente fria passa, a temperatura pode baixar mais de 5º só durante a primeira hora. Uma frente fria é representada simbolicamente por uma linha sólida com triângulos que apontam para o ar quente e na direção do movimento.
Uma frente quente é uma zona de transição onde uma massa de ar quente e úmido está a substituir uma massa de ar fria. As frentes quentes deslocam-se do equador para os pólos. Como o ar quente é menos denso que o ar frio, a massa de ar quente sobe por cima da massa de ar mais frio e geralmente ocorre precipitação. Uma frente quente é representada simbolicamente por uma linha sólida com semicírculos que apontam para o ar frio e na direção do movimento. 9) As massas de ar são grandes volumes de ar que apresentam horizontalmente características físicas mais ou menos uniformes (como temperatura e umidade uniformes). Forma-se em grandes zonas planas, com áreas que podem ir até vários milhares de quilômetros, onde o ar pode estar suficientemente tempo parado para tomar as características físicas próprias da superfície em baixo dele. Podem ter vários milhares de quilômetros de espessura. Conforme a zona em que se desenvolvem são classificadas como equatoriais (quentes e muito úmidas), tropicais (quentes) e polares (frias) ou massas de ar marítimas (geralmente muito úmidas) e massas de ar continentais (geralmente secas). Quando uma massa de ar se desloca sobre uma superfície mais fria do que ela, é chamada uma massa de ar quente. Se a superfície está mais quente do que ela, é chamada uma massa de ar frio.