CARACTERIZAÇÃO DAS CONDIÇÕES ATMOSFÉRICAS ATRAVÉS DO NÚMERO DE RICHARDSON GRADIENTE Alexandre Soares dos Santos 1, Manoel da Rocha Toledo Filho e Marco A. Maringolo Leme 3 RESUMO. Conhecer os movimentos atmosféricos próximos à superfície terrestre é uma tarefa importante em Meteorologia. É evidente que a estabilidade atmosférica influencia o tempo, pois afeta o movimento vertical do ar. Ar estável suprime o movimento vertical e ar instável provoca movimento vertical, convecção, resfriamento por expansão e desenvolvimento de nuvens. Além disso, a estabilidade também afeta a taxa de dispersão de poluentes. O tema em pauta foi proposto visando estudar a caracterização das condições atmosféricas, em escala horária, através do número de Richardson gradiente na região do município de Pilar, no estado de Alagoas. Observou-se que durante todos os meses prevaleceram situações de instabilidade atmosférica, independente da época do ano. Durante o período diurno, em todos os meses do período estudado a situação predominante foi de instabilidade atmosférica. Situações de neutralidade só foram verificadas em horários das primeiras horas do dia e durante algumas horas do final da tarde. Durante o período de janeiro a abril de 1999 (verão), observou-se o maior numero de casos de instabilidade, enquanto que no período de maio a agosto (inverno) observou-se o maior número de casos de estabilidade atmosférica. ABSTRACT. To understand the atmospheric motions near the earth s surface is a formidable task in Meteorology. It is evident that the atmosphere stability affects the weather for is closely related to vertical motions. Stable air inhibits vertical motions while unstable conditions are responsible for rising motion, convection, cooling due to expansion and the development of clouds. Besides, the stability affects the dispersion of pollutants in the atmosphere. The objective of this study is to characterize the atmospheric conditions on an hourly basis using the gradient Richardson number in the region of Pilar, Alagoas, Brazil. It was noted that unstable conditions were present for all months, independently of the season. During the daytime period for all months considered, the prevailing conditions were of instability. Neutral conditions were only found for early morning hours and during a few hours by the end of afternoon. The most of unstable cases were observed for the period of January 199 to April 1999 (summer) while most of the stable cases were found from May, 1999 throughout August, 1999 (winter). Palavras-chave: Condições Atmosféricas, Número de Richardson, Alagoas. INTRODUÇÃO A caracterização das condições atmosféricas é necessária para a determinação de horários onde a mesma se encontra próxima à neutralidade. Uma camada será estável ou instável dependendo do valor do gradiente vertical de temperatura. A estabilidade é definida como aquela condição atmosférica na qual os movimentos atmosféricos ascendentes estão ausentes ou definitivamente inibidos. Ao contrário, a instabilidade é definida como o estado atmosférico no qual prevalecem os movimentos verticais ascendentes (Sellers, 195; Vianello, 1991). 1 Aluno do curso de graduação em Meteorologia do Instituto de Ciências Atmosféricas/UFAL aliba@.pop.com.br. ()31933. Prof. Dr. Do Instituto de Instituto de Ciências Atmosféricas/UFAL toledo@ccen.ufal.br. ()3113. 3 Prof. Msc. Do Instituto de Ciências Atmosféricas/UFAL. lemes_marco@hotmail.com. ()3113. 1
Condições de estabilidade ou instabilidade são detectadas através do Número de Richardson (Ri). Pereira () traz os limites do parâmetro de estabilidade R i como os seguintes: R i >, caracteriza condições de atmosfera estável, convecção suprimida, R i >,1, caracteriza escoamento quase-laminar, R i = indica neutralidade atmosférica, R i > -,3, indicam instabilidade com convecção forçada e R i < -,3 indica convecção livre. Este foi o critério adotado no trabalho. MATERIAL E MÉTODOS Os dados micrometeorológicos horários referem-se aos meses de janeiro a agosto de 1999. O experimento realizado no município de Pilar, AL (9 o 3`S, 35 o 53`W, 17 m de altitude). Utilizou-se o número de Richardson gradiente para a caracterização da estabilidade da atmosfera: dt g Ri = dz (1) du T dz onde T é a temperatura média do ar entre os dois níveis de medição (K). No presente trabalho, foi determinado os Ri, para todas as horas do dia (Monteith, 1975; Pereira, ). RESULTADOS E DISCUSSÕES Janeiro de 1999 caracterizou-se por apresentar 7% dos casos com a atmosfera instável, 3% estável e apenas 1%, próximo à neutralidade (Figura 1A). Em todos os horários ocorrem casos de instabilidade. As maiores incidência com atmosfera estável foi durante o período noturno e alguns casos no período diurno. Neutralidade foi observada somente em horários noturnos (Figura 1B). Em Fevereiro, 5% dos horários encontravam-se instável, 33% estável e % próximo à neutralidade (Figura A). Estabilidade foi verificada nos horários noturnos e neutralidade somente em horários noturnos (Figura B). Março se caracterizou por um aumento, em relação aos meses anteriores, de horários próximos à neutralidade (% dos horários). Horário com instabilidade (3%) e com estabilidade (33%) (Figura 3A). Os maiores casos foi de instabilidade, seguido da situação de estabilidade e neutralidade. Ocorreram casos de neutralidade durante o período diurno e vários casos no noturno (Figura 3B). Abril apresentou instabilidade (5%), 5% de estabilidade e apenas 1% de neutralidade (Figura A). No período diurno prevalecem situações de instabilidade e no noturno, situações de estabilidade com acontecimentos, também, de instabilidade. Próximos à neutralidade são observados alguns casos no início da noite, horário esse de mudança no balanço de energia na superfície e ao amanhecer, podendo ser justificado pelo horário de calmaria na região (Figura B).
ABILIDADE ÁVEL 3% 1% 7% 3 1 1 1 1 1 1 3 5 7 9 1 11 1 13 1 15 1 17 1 19 1 3 FIGURA 1 Porcentagem dos casos de atmosfera instável, neutra e estável e Número de casos de condições atmosféricas horárias em Janeiro de 1999. ABILIDADE ÁVEL 33% % 5% 3 1 1 1 1 1 1 3 5 7 9 1 11 1 13 1 15 1 17 1 19 1 3 FIGURA Porcentagem dos casos de atmosfera instável, neutra e estável e Número de casos de condições atmosféricas horárias em Fevereiro de 1999. 33% % 3% 3 1 1 1 1 1 1 3 5 7 9 1 11 1 13 1 15 1 17 1 19 1 3 Horas do dia FIGURA 3 Porcentagem dos casos de atmosfera instável, neutra e estável e Número de casos de condições atmosféricas horárias em Março de 1999. Em maio de 1999 (período chuvoso), notou-se que as condições de estabilidade prevaleceram à condição de instabilidade, 51% e %, respectivamente. Houve um aumento de horários próximos à neutralidade (3%) (Figura 5A). Estabilidade praticamente foi observada durante o período noturno, 3
ocorrendo em horários diurnos, inclusive alguns dias com ocorrência em horários de forte aquecimento superficial. Observa-se que a situação encontrada neste mês de neutralidade é conferida durante todo o dia (Figura 5B). 5% 1% 5% 3 1 1 1 1 1 1 3 5 7 9 1 11 1 13 1 15 1 17 1 19 1 3 Horas do dia FIGURA Porcentagem dos casos de atmosfera instável, neutra e estável e Número de casos de condições atmosféricas horárias em Abril de 1999. Os casos estáveis prevaleceram durante junho (5%), % de instabilidade e % de condições de neutralidade (Figura A). Observa-se grande número de horários próximos a neutralidade durante o dia. No horário das 1: horas apresentou várias situações de neutralidade (Figura B). Durante julho, 9% dos casos foram de estabilidade % de condições de instabilidade e apenas 1% de condições de neutralidade (Figura 7A). Prevaleceram horários com situações de estabilidade praticamente durante todos os dias e em todos os horários. Observaram-se poucos horários com situações de neutralidade, apenas no início da manhã (Figura 7B). Em agosto, observa-se que não ocorreram situações de atmosfera próxima à neutralidade. 7% de estabilidade e 33% de instabilidade (Figura A). Os horários de estabilidade prevaleceram, sendo observado esta situação em praticamente todos os horários, Notase que a atmosfera se encontrava instável durante as primeiras horas do dia, aumentando ao meio-dia local. A atmosfera se encontrava próximo a neutralidade no final da tarde e apenas um horário (Figura B). 5 CONCLUSÕES Durante todos os meses prevaleceram situações de instabilidade atmosférica, independente da época do ano. Durante o período diurno, em todos os meses do período estudado a situação predominante foi de instabilidade atmosférica. Situações de neutralidade só foram verificadas em horários das primeiras horas do dia e durante algumas horas do final da tarde. Durante o período de
dezembro de 199 a abril de 1999 (verão), observou-se o maior numero de casos de instabilidade, enquanto que no período de maio a agosto (inverno) observou-se o maior número de casos de estabilidade atmosférica. 51% 3% % 3 1 1 1 1 1 1 3 5 7 9 11111311511711913 Horas do dia FIGURA 5 Porcentagem dos casos de atmosfera instável, neutra e estável e Número de casos de condições atmosféricas horárias em Maio de 1999. 5% % % 3 1 1 1 1 1 1 3 5 7 9 11111311511711913 FIGURA Porcentagem dos casos de atmosfera instável, neutra e estável e Número de casos de condições atmosféricas horárias em Junho de 1999. 9% % 1% 3 1 1 1 1 1 1 3 5 7 9 11111311511711913 FIGURA 7 Porcentagem dos casos de atmosfera instável, neutra e estável e Número de casos de condições atmosféricas horárias em Julho de 1999. 5
33% 7% % 3 1 1 1 1 1 1 3 5 7 9 11111311511711913 FIGURA Porcentagem dos casos de atmosfera instável, neutra e estável e Número de casos de condições atmosféricas horárias em Agosto de 1999. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS MONTEITH, J.L.. Vegetation and the atmosphere. New York: Academic Press,1975. v.1, 77p. PEREIRA, A.R.. Introdução a Micrometeorologia. Piracicaba: Departamento de Ciências exatas da ESALQ,. 7p. SELLERS, E.P.. Physical climatology. Chicago: University of Chicago Press, 195. 7p. VIANELLO, R.L. Meteorologia básica e aplicações. Viçosa, Universidade Federal de Viçosa, Imprensa. Universitária, 9 p. ilust.1991.