Meteorologia Geral
2011
TEMA 1
INTRODUÇÃO. ORIGEM E COMPOSIÇÃO DA ATMOSFERA.
1.1 Os Principais Ramos da Meteorologia e sua Aplicação
A Meteorologia é a ciência que estuda a atmosfera Terrestre. Seus aspectos mais
tradicionais e conhecidos são: A Previsão do Tempo e a Climatologia.
O Tempo pode ser definido como o estado da atmosfera em determinado instante e
lugar.
O Clima tem sido frequentemente definido como um " tempo médio ", ou seja, um
conjunto de condições normais que dominam uma região, obtidas das médias das
observações durante um certo intervalo de tempo. Contudo, variações e condições
extremas do tempo também são importantes para caracterizar uma região. O Clima
é o conjunto de toda a informação estatística sobre o tempo em determinado local.
A longo prazo é o clima que determina se uma região é ou não habitável e sua
vegetação natural; num prazo mais curto, é o tempo que condiciona a segurança
dos meios de transporte, a forma de lazer, a dispersão de poluentes e as
actividades da agricultura.
A Meteorologia no seu sentido mais amplo é uma ciência extremamente vasta e
complexa, pois a atmosfera é muito extensa, variável e sede de um grande número
de fenómenos. Contudo, certas ideias e conceitos básicos estão presentes em
todas as áreas da meteorologia. Esses conceitos mais gerais são abordados em
disciplinas tradicionais da Meteorologia: a Meteorologia Física, a Meteorologia
Sinóptica, a Meteorologia Dinâmica e a Climatologia.
Classificar exactamente os diversos ramos da Meteorologia é muito difícil. São
áreas do conhecimento que se inter-relacionam e se sobrepõem. Pode-se identificar
estes ramos através de vários critérios. A seguir são dados alguns exemplos desses
critérios.
a) Segundo a Região de Estudo:
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
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Meteorologia Tropical: furacões, desertos, interacção oceano-atmosfera, El
Niño.

Meteorologia de Latitudes Médias: frentes frias, ciclones, geadas,
nevascas, correntes de jacto.

Meteorologia Regional: brisa marítima, circulação de vales e montanhas,
"ilhas de calor" urbanas, efeitos topográficos, nevoeiros.

Micrometeorologia: interacções superfície-atmosfera, fluxos de calor e
massas, estabilidade atmosférica.

Meteorologia de meso-escala: fenômenos severos que ocorrem em
períodos de até 1 dia em regiões localizadas, tais como tornados, "microexplosão", chuvas intensas, ventos fortes e linhas de instabilidade.
b) Segundo a Aplicação:

Meteorologia Aeronáutica: apoio a operações de pouso e descolagem,
planeamento de rotas e aeroportos.

Meteorologia Marinha: estudos de interacção ar-mar, previsão de marés e
ondas, planeamento de rotas.

Meteorologia Ambiental: estudos e controle de poluição atmosférica,
planeamento urbano.

Agrometeorologia: projectos agrícolas, plantio e colheitas, produtividade,
novas espécies.

Hidrometeorologia: planeamento e impacto de reservatórios, controle de
enchentes e abastecimento.

Biometeorologia: influência do tempo sobre a saúde, reacções e modo de
vida do homem, animais e plantas.
c) Segundo a técnica ou equipamento utilizados:

Radiometeorologia:
propagação
de
micro-ondas
em
enlaces
de
telecomunicações, quantificação de precipitação por radar, deslocamento de
tempestades, ventos com radar Doppler.

Meteorologia com Satélites: auxílio à previsão, balanços de energia,
ventos, precipitação, estrutura térmica e de vapor d'água na atmosfera,
estudos de recursos naturais e produtividade agrícola.
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1.2 Os organismos que regulam os serviços meteorológicos a nível
internacional e nacional.
A nível internacional o serviço meteorológico é coordenado pela: Organização
Meteorológica Mundial (OMM) e Organização de Aviação Civil Internacional (OACI).
A OMM é um órgão das Nações Unidas (NU), criado em 23 de Março de 1950, com
o fim de:

Facilitar a cooperação internacional no estabelecimento de redes de estações
de observações meteorológicas e geofísicas;

Promover o estabelecimento e manutenção de sistemas para o rápido
intercâmbio de informação meteorológica;

Promover a padronização de observações meteorológicas e assegurar a
publicação uniforme de observações e estatística;

Facilitar a aplicação da meteorologia à aviação, navegação, problemas de
água, agricultura e outras actividades humanas;

Proporcionar a pesquisa e o ensino da meteorologia.
A OACI foi criada em 4 de Abril de 1947 e é também um órgão especializado das
NU. Tem como objectivo básico:

Desenvolver os princípios e técnicas da navegação aérea internacional e
fomentar o estabelecimento e desenvolvimento do transporte aéreo
internacional.
Em
Moçambique,
as
actividades
do
Serviço
de
Meteorologia,
são
da
responsabilidade do Instituto Nacional de Meteorologia (INAM).
Ao INAM compete coordenar a actividade meteorológica a nível nacional em todos
os seus domínios, nomeadamente nos da exploração e das aplicações da
Meteorologia, com particular ênfase para a Climatologia, Agrometeorologia,
Aeronáutica, Marinha e na Monitorização da qualidade do ar. Compete-lhe também
dar parecer, no domínio da Meteorologia, sobre relações internacionais,
nomeadamente no que diz respeito a acordos de cooperação e convenções
internacionais.
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1.3 Atmosfera: Composição, Origem e Estrutura Vertical
A atmosfera, camada gasosa que envolve a Terra, é constituída de uma mistura de
gases que varia em função do tempo, da situação geográfica, da altitude e das
estações do ano.
De modo geral, pode-se considerar o ar constituído de três partes principais: ar
seco, vapor de água e partículas sólidas em suspensão.
O ar seco é constituído por uma mistura mecânica de gases, conforme a Tabela 1.1
e Figura 1.1:
Tabela 1.1: Composição da atmosfera terrestre abaixo de
Constituent
Molecular weight
100 km .
Content (fraction of total molecules)
Nitrogen
28.016
0.7808 (75.51% by mass)
Oxygen
32.00
0.2095 (23.14% by mass)
Argon
39.94
0.0093 (1.28% by mass)
Water vapour
18.02
0 - 0.04
Carbon dioxide
44.01
325 parts per million
Neon
20.18
18 parts per million
Helium
4.00
5 parts per million
Krypton
83.7
1 parts per million
Hydrogen
2.02
0.5 parts per million
Ozone
48.00
0 - 12 parts per million
Figura 1.1: Composição do ar seco. Fonte: http://fisica.ufpr.br/grimm/aposmeteo/cap1/cap1-2.html.
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O oxigénio é usado pelos seres vivos na respiração, quando ele queima
carboidratos para libertar energia para os processos químico-físico-biológicos.
O nitrogénio, além de ser importante para o metabolismo das plantas e fazem parte
dos aminoácidos, que são elementos estruturais das proteínas, também age como
moderador da acção explosiva oxidante do oxigénio.
Outros componentes ocorrem em quantidades menores mas não são menos
importantes.
A água, por exemplo, é responsável pela precipitação e pela fotossíntese,
juntamente com o sol e o gás carbónico. O vapor de água é levado para o ar pela
evaporação dos oceanos, lagos, rios, solos e plantas.
O gás carbónico também actua no sentido de manter a temperatura média da Terra
e da atmosfera em níveis aceitáveis para a vida, pela sua acção de absorção dos
raios infravermelhos emitidos pela superfície da terra, a que chamamos “efeito
estufa”.
O ozónio é um composto fatal para os microrganismos. Sua concentração é muito
pequena próximo á superfície e máxima a cerca de 25 km de altura, onde ele actua
como um absorvente de raios ultravioletas do sol, estes também nocivos á vida
quando presentes em grandes intensidade, pelo seu efeito ionizante.
Além desses gases que formam o ar húmido (ar seco + vapor de água), existe na
atmosfera um conjunto enorme de partículas sólidas em suspensão, as quais
recebem o nome de aerossóis. São provenientes: do solo, de origem orgânica ou
inorgânica, de erupções vulcânicas, de combustão de gases, de carvão ou petróleo
e da queima de meteoros na atmosfera. As partículas de origem inorgânicas são de
grande interesse para o ciclo de água na atmosfera, porque são responsáveis pela
condensação do vapor de água em gotas nas nuvens.
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1.4 Distribuição dos gases na atmosfera
Quase toda a atmosfera está contida nos primeiros 100 km acima da superfície do
mar. Na verdade, esta cifra é aproximada, pois não podemos afirmar que a partir de
uma certa altura já não haja mais moléculas ou ions presentes.
As concentrações de oxigénio, nitrogénio, árgon e gás carbónico são mais ou
menos constantes em toda a atmosfera abaixo de 100 km .
A concentração de gás carbónico pode ser maior nas imediações de suas fontes:
queimadas, cidades, rodovias, indústrias, ou variar durante o dia devido ao ciclo do
metabolismo das plantas, ligado ao ciclo do sol.
A concentração de vapor de água é, na maioria dos casos, maior próximo à
superfície, que é mais quente e é onde se situam as fontes de humidade.
O ozónio tem sua concentração máxima a cerca de 25 km de altura devido à acção
dos raios ultravioletas do sol.
Por ser um gás, atmosfera sofre a acção da pressão devido ao seu próprio peso.
Assim, a pressão é maior próximo à superfície, pois deve suportar o peso todo da
atmosfera acima dela. Devido a isso, também a densidade do ar é maior perto da
superfície.
1.5 Origem da Atmosfera
De
acordo
com
estimativas,
o
surgimento
da
atmosfera
ocorreu
há,
aproximadamente, 4 bilhões de anos. Sua formação aconteceu quando o planeta
Terra, após ter sofrido um enorme aquecimento, começou a esfriar, então do seu
interior foi sendo expelido vapor de água, e uma considerável quantidade de gases,
dentre outros elementos. Os mesmos se dirigiram em direcção ao espaço sideral,
porém uma parte fixou-se ao redor do planeta, evento proporcionado pela força
gravitacional.
A atmosfera primitiva detinha em sua composição gases com substâncias
venenosas, a realidade inviável à vida sofreu alterações positivas a partir do
surgimento dos oceanos e das plantas (marinhas) que, por meio do processo de
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fotossíntese, mudou a condição adversa. A configuração actual da atmosfera se
consolidou há cerca de 65 milhões de anos.
1.6 Estrutura Vertical da Atmosfera
Uma vez que a composição da atmosfera é mais ou menos constante para os seus
constituintes principais, ela não pode ser usada para identificar camadas ou regiões
na vertical. O critério mais conveniente é o da estrutura térmica, que divide a
atmosfera nas seguintes camadas, vistas na Figura 1.2.
Figura 1.2: Esquerda - A atmosfera possui várias camadas, que são representadas na figura acima.
Direicta - Ilustração do perfil vertical da atmosfera.
1.6.1 Troposfera
É a camada mais próxima á superfície da terra. Caracteriza-se por uma diminuição
6,5 0 C
da temperatura com a altura, Á razão aproximada de
. Este fato é devido á
km
transparência da atmosfera aos raios solares. A superfície da terra absorve uma
grande quantidade de energia solar, aquece-se e fornece calor à atmosfera por
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baixo, donde é compreensível que as camadas inferiores da troposfera sejam as
mais quentes. É a região onde ocorre a maioria dos fenómenos meteorológicos de
interesse e que está sob efeito mais directo da energia solar. Sua altura varia de
cerca de 8 km sobre os pólos a cerca de 15 km sobre o equador. Contém
aproximadamente 90% da massa da atmosfera.
1.6.2 Estratosfera
A estratosfera fica acima da troposfera, entre 20 e 50 km de altura e se caracteriza
por um aumento de temperatura com a altura. Entre a troposfera e a estratosfera
existe uma região de transição em que a temperatura é aproximadamente constante
ou varia muito pouco com a altura. Essa região é chamada tropopausa e é a região
onde se encontram as correntes de jacto.
Na estratosfera se encontra uma região de grande concentração de ozónio,
denominada ozonosfera, com máximo aos 35 km . O ozónio produzido pelos raios
ultravioletas do sol, é um óptimo absorvente dos mesmos raios ultravioletas, que
assim aquecem aquela região, a partir das camadas superiores, produzindo o perfil
de temperatura característico da estratosfera: a temperatura aumenta com a altura.
1.6.3 Mesosfera
Acima da estratosfera, após uma fina camada aproximadamente isotérmica – a
estratopausa – está a mesosfera, com a temperatura novamente decrescendo com
a altura. Fica entre 50 e 90 km de altura.
1.6.4 Termosfera
A termosfera corresponde à região acima dos 100 km , caracterizada por um rápido
aumento da temperatura com a altura. Essa temperatura porém, é uma temperatura
teórica, estimada através da teoria Cinética dos gases, visto que nessa região a
densidade do ar é muitíssimo pequena (cerca de um milhão de vezes menor que a
da superfície). Apesar da pouca densidade, essa camada, e também parte da
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mesosfera, é rica em íons, constituindo a chamada ionsofera, que é muito
importante pois reflecte ondas de rádio (Figura 1.4) permitindo a comunicação a
longas distâncias ao redor da terra.
Figura 1.3: Influência da Ionosfera sobre a transmissão de ondas de rádio. Fonte:
http://fisica.ufpr.br/grimm/aposmeteo/cap1/cap1-2.html.
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