GABARITO 1ª LISTA DE EXERCÍCIOS 1) Apesar de sua baixa concentração, o vapor d água é um constituinte atmosférico importantíssimo por interferir na distribuição da temperatura: em primeiro lugar, porque participa ativamente dos processos de absorção e emissão de calor sensível pela atmosfera; em segundo lugar, atua como veículo de energia ao transferir calor latente de evaporação, de uma região para outra, o qual é liberado como calor sensível, quando o vapor se condensa. Além disso, deve-se ressaltar que o vapor d água é o único constituinte da atmosfera que muda de estado em condições naturais e, em conseqüência disto, é o responsável pela origem das nuvens e por uma extensa série de fenômenos atmosféricos importantes (chuva, neve, orvalho, etc.). Sua proporção na atmosfera determina o nível do conforto ambiental. 2) Produção - Os animais ao respirarem tomam oxigênio da atmosfera e o devolvem na forma de dióxido de carbono. Destruição - as plantas retiram este gás do ar e o utilizam na fotossíntese. Nas últimas décadas, devido à enorme queima de combustíveis fósseis, a quantidade de gás carbônico na atmosfera tem aumentado muito, contribuindo para o aquecimento do planeta. 3) O Efeito Estufa consiste, basicamente, na ação do dióxido de carbono e outros gases sobre os raios infravermelhos refletidos pela superfície da terra, reenviando-os para ela, mantendo assim uma temperatura estável no planeta. Ao irradiarem a Terra, partes dos raios luminosos oriundos do Sol são absorvidos e transformados em calor, outros são refletidos para o espaço, mas só parte destes chega a deixar a Terra, em conseqüência da ação refletora que os chamados "Gases de Efeito Estufa" (dióxido de carbono, metano, clorofluorcarbonetos- CFCs- e óxidos de azoto) têm sobre tal radiação reenviando-a para a superfície terrestre na forma de raios infravermelhos. 4) Pressão atmosférica é a pressão que o ar exerce sobre os corpos imersos no seu seio. A pressão a um determinado nível é então igual ao peso da coluna de ar existente entre ele e o nível superior da atmosfera. As unidades utilizadas para exprimir a pressão atmosférica são milímetro de mercúrio e milibar. Em condições normais (0 graus Celsius e aceleração de gravidade de 9,8ms -2 ), a pressão normal é equilibrada por uma coluna de mercúrio com 760 mm de altura, que é equivalente a 1013,25 mb. 5) A atmosfera é constituída de cinco camadas: troposfera, estratosfera, mesosfera, termosfera e exosfera. Troposfera - As condições climáticas acontecem na camada inferior da atmosfera, chamada troposfera. Essa camada se estende até 20 km do solo, no equador, e a aproximadamente 10 km nos pólos. Estratosfera - A estratosfera chega a 50 km do solo. A temperatura vai de 60ºC negativos na base ao ponto de congelamento na parte de cima. A estratosfera contém ozônio, um gás que absorve os prejudiciais raios ultravioletas do Sol. Hoje, a poluição está ocasionando "buracos" na camada de ozônio.
Mesosfera - O topo da mesosfera fica a 80 km do solo. É muito fria, com temperaturas abaixo de 100ºC negativos. A parte inferior é mais quente porque absorve calor da estratosfera. Termosfera - O topo da termosfera fica a cerca de 450 km acima da Terra. É a camada mais quente, uma vez que as raras moléculas de ar absorvem a radiação do Sol. As temperaturas no topo chegam a 2.000ºC. Exosfera - A camada superior da atmosfera fica a mais ou menos 900 km acima da Terra. O ar é muito rarefeito e as moléculas de gás "escapam" constantemente para o espaço. Por isso é chamada de exosfera (parte externa da atmosfera). 6) Os fenômenos de tempo acontecem na troposfera. A temperatura média mais baixa acontece na mesosfera e a média mais alta na termosfera. 7) A camada de ozônio é uma capa desse gás que envolve a Terra e a protege de vários tipos de radiação, sendo que a principal delas, a radiação ultravioleta, é a principal causadora de câncer de pele. No último século, devido ao desenvolvimento industrial, passaram a ser utilizados produtos que emitem clorofluorcarbono (CFC), um gás que ao atingir a camada de ozônio destrói as moléculas que a formam (O3), causando assim a destruição dessa camada da atmosfera. Sem essa camada, a incidência de raios ultravioletas nocivos à Terra fica sensivelmente maior, aumentando as chances de contração de câncer.
A reação As moléculas de clorofluorcarbono, ou Freon, passam intactas pela troposfera, que é a parte da atmosfera que vai da superfície até uma altitude média de 10.000 metros. Em seguida essas moléculas atingem a estratosfera, onde os raios ultravioletas do sol aparecem em maior quantidade. Esses raios quebram as partículas de CFC (ClFC) liberando o átomo de cloro. Este átomo, então, rompe a molécula de ozônio (O3), formando monóxido de cloro (ClO) e oxigênio (O2). A reação tem continuidade e logo o átomo de cloro libera o de oxigênio que se liga a um átomo de oxigênio de outra molécula de ozônio, e o átomo de cloro passa a destruir outra molécula de ozônio, criando uma reação em cadeia. Por outro lado, existe a reação que beneficia a camada de ozônio: Quando a luz solar atua sobre óxidos de nitrogênio, estes podem reagir liberando os átomos de oxigênio, que se combinam e produzem ozônio. Estes óxidos de nitrogênio são produzidos continuamente pelos veículos automotores, resultado da queima de combustíveis fósseis. Infelizmente, a produção de CFC, mesmo sendo menor que a de óxidos de nitrogênio, consegue, devido à reação em cadeia já explicada, destruir um número bem maior de moléculas de ozônio que as produzidas pelos automóveis. 8) As noções de tempo e clima são diferentes, enquanto o tempo se refere a um curto período das condições atmosféricas, hoje de até dez dias de antecedência. O clima é o estudo médio desse mesmo tempo só que por um período muito mais longo e que abrange séries históricas longas e que se destinam a verificar a repetição de eventos que possam alterar o comportamento do tempo, é o caso dos fenômenos El Niño, La Niña. Vários aspectos da nossa vida cotidiana são afetados pelo tempo: nosso vestuário, nossas atividades ao ar livre, o preço dos produtos hortifrutigranjeiros. Ocasionalmente, as condições de tempo são extremas e o impacto pode estender-se de uma mera inconveniência a um desastre de grandes custos materiais e perda de vidas humanas. O tempo e o clima são também decisivos para a agricultura, zootecnia, e gerenciamento de recursos hídricos. Mais há ainda outros n fatores onde o tempo e o clima influenciam a vida do homem. 9) CALOR - é definido como energia cinética total dos átomos e moléculas que compõem uma substancia. TEMPERATURA - é uma medida da energia cinética média das moléculas ou átomos individuais. 10) Durante a evaporação, a energia absorvida pelas moléculas de água durante a evaporação é usada somente para dar-lhes o movimento necessário para escapar da superfície do líquido e tornar-se gás. Esta energia, que é posteriormente liberada como calor quando o vapor volta a ser líquido, é denominado calor latente de vaporização. Quando este vapor passa ao estado líquido, as moléculas de água precisam liberar energia (calor latente de condensação) equivalente àquela absorvida durante a evaporação. Esta energia tem papel fundamental na produção de fenômenos violentos de tempo e pode ser responsável pela transferência de grandes quantidades de calor dos oceanos tropicais para posições mais próximas aos pólos. 11) A radiação consiste de ondas eletromagnéticas viajando com a velocidade da luz. Como a radiação é a única que pode ocorrer no espaço vazio, esta é a principal forma
pela qual o sistema Terra-Atmosfera recebe energia do Sol e libera energia para o espaço. A condução ocorre dentro de uma substância ou entre substâncias que estão em contato físico direto. Na condução a energia cinética dos átomos e moléculas (isto é, o calor) é transferida por colisões entre átomos e moléculas vizinhas. O calor flui das temperaturas mais altas (moléculas com maior energia cinética) para as temperaturas mais baixas (moléculas com menor energia cinética). A capacidade das substâncias para conduzir calor (condutividade) varia consideravelmente. Via de regra, sólidos são melhores condutores que líquidos e líquidos são melhores condutores que gases. Num extremo, metais são excelentes condutores de calor e no outro extremo, o ar é um péssimo condutor de calor. Conseqüentemente, a condução só é importante entre a superfície da Terra e o ar diretamente em contato com a superfície. Como meio de transferência de calor para a atmosfera como um todo a condução é o menos significativo e pode ser omitido na maioria dos fenômenos meteorológicos. A convecção somente ocorre em líquidos e gases. Consiste na transferência de calor dentro de um fluído através de movimentos do próprio fluído. O calor ganho na camada mais baixa da atmosfera através de radiação ou condução é mais freqüentemente transferido por convecção. A convecção ocorre como conseqüência de diferenças na densidade do ar. Quando o calor é conduzido da superfície relativamente quente para o ar sobrejacente, este ar torna-se mais quente que o ar vizinho. Ar quente é menos denso que o ar frio de modo que o ar frio e denso desce e força o ar mais quente e menos denso a subir. O ar mais frio é então aquecido pela superfície e o processo é repetido. Desta forma, a circulação convectiva do ar transporta calor verticalmente da superfície da Terra para a troposfera, sendo responsável pela redistribuição de calor das regiões equatoriais para os pólos. O calor é também transportado horizontalmente na atmosfera, por movimentos convectivos horizontais, conhecidos por advecção. O termo convecção é usualmente restrito à transferência vertical de calor na atmosfera. 12)
13) Albedo porcentagem da radiação refletida em relação a incidente. Equilíbrio radiativo quando as quantidades de energia que entra e sai de um sistema são equivalentes. 14) A variação sazonal da temperatura é causada pela inclinação do eixo de rotação da Terra em relação à perpendicular ao plano definido pela órbita da Terra. Esta inclinação faz com que a orientação da Terra em relação ao Sol mude continuamente enquanto a Terra gira em torno do Sol. Outro importante fator é a altura do Sol, que varia com a latitude, que influencia a intensidade de radiação que atinge a superfície. 15) Os efeitos do aquecimento da terra e da água para a distribuição global de temperaturas são muito bem observados. As temperaturas mais frias e mais quentes são encontradas sobre os continentes. Como as temperaturas não flutuam tanto sobre a água como sobre a terra, a migração norte-sul das isotermas é maior sobre os continentes que sobre os oceanos. Além disso, as isotermas são mais regulares no HS, onde há pouca terra e muito oceano, do que no HN. 16) Em torno do meio dia, a intensidade dos raios solares é máxima, aquece muito a superfície e o ar logo acima dela, alcançando temperaturas máximas por volta de duas a três horas após o meio dia. A temperatura decresce então gradualmente com a altura. Antes do nascer do sol, a superfície perde energia mais rapidamente do que o ar logo acima dela, e o perfil mostra temperaturas mais altas em níveis mais acima do solo. 17) O ciclo diurno da temperatura reflete a variação da radiação ao longo do dia. Tipicamente, a menor temperatura ocorre próximo ao nascer do sol, como resultado de uma noite de resfriamento radiativo da superfície da Terra. A temperatura mais alta ocorre usualmente no começo ou meio da tarde, enquanto o pico de radiação ocorre ao meio dia. 18) Regiões úmidas têm menores variações de temperatura do que regiões secas devido ao importante papel do vapor d água em absorver calor. A nebulosidade diminui a amplitude da variação porque durante o dia as nuvens bloqueiam a radiação solar, reduzindo o aquecimento e à noite as nuvens retardam a perda de radiação pela superfície e o ar e re-irradiam calor para a Terra.