HIDROLOGIA
APLICADA
Professor Responsável:LUIGI WALTER ANDRIGHI
UniFOA
CAPÍTULO IV
PRECIPITAÇÃO
4.0.Precipitação é o termo usado para classificar todas as formas de umidades
hidrológico se processa na atmosfera, mais precisamente na camada inferior
denominada troposfera. Formas de precipitação:
- estado líquido: chuva, neblina ou orvalho;
- estado sólido: neve; geada; saraiva e granizo( grânulos de gelo com
diâmetros maiores de 5mm );
4.1. Atmosfera, Circulação Geral dos Ventos.4.1.1.Atmosfera, é a camada gasosa que envolve a terra e é constituída por uma
mistura mecânica de gases que variam em função do tempo e da situação
geográfica. Sob o ponto de vista hidrológico, a atmosfera é constituída pelos
seguintes elementos:
I- Ar seco ou atmosfera seca, é constituída por uma mistura mecânica e
permanente de gases sob aproximadamente a seguinte proporção:
- oxigênio e nitrogênio................................................99,00%
- argônio.......................................................................0,93%
- dióxido de carbono.....................................................0,03%
- neônio, hélio, criptônio, hidrogênio, xenônio, etc......0,04%
II- Vapor d’água, é levado à atmosfera devido a evaporação da água: nos
oceanos,lagos, rios, do solo e do lençol subterrâneo; e também levado a atmosfera
devido a transpiração dos seres vivos. Esta presente na atmosfera a razão de quase
0% nas regiões desérticas e frias, para até 4% nas regiões úmidas tropicais.III- Aerossóis ou partículas sólidas em suspensão, são provenientes do solo
devido a: ação mecânica dos ventos, combustão de matérias orgânicas, explosão
vulcânicas, da vivência do homem, etc.; são provenientes do espaço devido a
queima de meteoros que invadem a atmosfera a excessivas velocidades.-
4.1.2.Circulação geral dos Ventos na atmosfera, os fenômenos meteorológicos que
interessam a hidrologia se processam na camada inferior da atmosfera,
denominada troposfera, a qual abrange na altura do equador uma altitude de
18Km, para 9Km nos pólos; esta camada se caracteriza por apresentar movimento
de ar tanto no sentido horizontal como no vertical, processado pela distribuição da
energia solar que o ar recebe da reflexão dos raios solares sobre a superfície da
terra.
O ar da troposfera é aquecido pela reflexão dos raios solares sobre
a superfície da terra, neste processo há regiões que reflete com mais intensidade os
raios solares e regiões que reflete com menos intensidades, desta forma a região
que reflete com mais intensidade desenvolve uma região atmosférica de baixa
pressão e conseqüentemente a que reflete com menos intensidade desenvolve uma
região de alta pressão, e assim o ar tem a tendência física de se propagar no
sentido da região de alta para baixa pressão; desta forma, se desenvolvem regiões
em que predominam altas pressões e regiões em que predominam baixas pressões
atmosféricas e se estabelece assim o sentido predominante de propagação dos
ventos, que será alterado pela interferência de algum fenômeno meteorológico.-
Distribuição da pressão e ventos sobre o globo
Desta forma caracteriza-se as seguintes faixas em predominam altas e baixas
pressões atmosféricas:
I-Faixa Equatorial de Baixas Pressões. Está localizada em torno do equador e se
caracteriza por apresentar: ventos fracos e variáveis, correntes de ar ascendentes,
grande umidade do ar, alto índice pluviométrico e altas temperaturas;
II- Faixas Sub-tropicais de Baixas Pressões.- Estão localizadas em torno dos
paralelos 30ºN e 30ºS e se caracterizam por apresentar: ventos fracos, correntes de
ar descendentes, ar quase seco, poucas nuvens e baixo índice pluviométrico. Nesta
faixa estão localizados os maiores desertos da terra;
III- Faixas Polares de Baixas Pressões.- Estão localizadas em torno dos paralelos
60ºN e 60ºS e se caracterizam por apresentar: clima muito variável, correntes de ar
ascendentes e grandes tempestades;
IV- Calotas Polares de Altas Pressões- Se caracterizam por apresentar: ar muito
seco, correntes de ar descendentes e temperaturas baixas.
4.2.Umidade Atmosférica.- Representa o teor de vapor d’água presente no ar
atmosférico e é a responsável pelos fenômenos meteorológicos que acontecem na
atmosfera, mais precisamente na troposfera. Logo temos que instituir métodos ou
fórmulas que permitem medir a quantidade de vapor d’água
presente no ar atmosférico. Desta forma a umidade atmosférica pode ser avaliada
por:
a)Pressão Parcial de Vapor D’água (e )- é a pressão que uma determinada
quantidade de vapor d’água exerceria se ocupasse o mesmo espaço
separadamente.
p=e+p’; sendo: p- pressão atmosférica; e- pressão parcial do vapor
d’água; p’- pressão parcial do ar seco.
“Lei de Dalton”- a pressão total que uma mistura de gases exerce em um
recipiente, é igual a soma das pressões parciais desses gases se ocupassem o
mesmo recipiente separadamente.As principais evoluções do ar atmosférico, são evoluções adiabáticas e com
comportamento de um gás perfeito, e portanto podemos estender ao ar atmosférico
as leis da termodinâmica.
p.V=n.Ru.T; sendo: p- pressão do gás; V- volume da amostra; n- nº de moles;
Ru- constante universal dos gases; T- temperatura absoluta.
Fazendo: p=e (pressão parcial do vapor), temos:
e.V=mv.Ru.T/Mv.V,
e
sabendo que Ru=Mv.Rv=M’.R’ e
Mv=18 gr,
M’=28,966gr; e=1,61.mv.R’.T/V; em que R’=0,00283 atm.L/gr.ºC.-
b) Umidade Absoluta- é a relação entre a massa de vapor d’água, pelo
correspondente volume da amostra de ar.u.a=mv/V ( gr de vapor por litro de ar atmosférico)
c) Umidade Relativa- é a razão entre a massa de vapor d’água presente em uma
determinada amostra pela massa de vapor que poderia estar presente na condição
de saturação, nas mesmas condições na amostra de ar.h=mv/mvs.100%=e/es.100%
Diagrama de um Psicrômetro, mostrando o principio do termômetro de bulbo úmido
d) Umidade Especifica- é a razão entre a massa de vapor d’água pela massa total
da mistura ( ar úmido ).- q=mv/m=0,622.e/p ( gr de vapor por gr de ar
atmosférico).
e) Razão de Mistura- é a razão entre a massa de vapor d’água pela massa de ar
seco da amostra de ar atmosférico.- r= mv/m’=0,622.e/p’ ( gr de vapor/ gr de ar
seco ).
f)Cálculo da Altura d’água Precipitável de Uma Camada Atmosférica.- É
calculada pela fórmula:
Na prática se utiliza a expressão:
W=0,0004.qm.dp; ….sendo que:qm- umidade específica média e dp= (p2-p1)
W-[polegadas]; W=0,001.qm.dp; [ mm ] .g) Temperatura do Ponto de Orvalho.-( To) é a temperatura na qual o ar evolui
isobaricamente até atingir o ponto de condensação; é o inicio da formação do
orvalho, geralmente durante a madrugada.-
h) Temperatura do Ponto de Condensação.- ( Tc ) é a temperatura na qual o ar
evolui adiabaticamente até atingir o ponto de condensação; é o inicio da formação
das precipitações.i) Exercícios Aplicativos: 1- Uma amostra de 10 lts de ar colhida ao nível do mar
apresentou uma temperatura de 30ºC; sabendo-se que a amostra apresentou 0,10
gr de vapor d’água, pede-se: as pressões parciais de vapor e do ar seco; as
umidades absoluta e relativa; a umidade especifica e a razão de mistura?
2- Uma segunda amostra de ar de 10 lts de ar atmosférico foi colhida a 8 Km de
altura da amostra do ex. “1”, e apresentou uma temperatura de –20ºC, uma pressão
atmosférica de 0,70 atm e uma massa de 0,05 gr de vapor d’água; nas condições
da camada atmosférica definida pelas duas amostras, pede-se determinar a altura
d’água precipitável?
4.2.1.Distribuição Geográfica da Umidade.- A umidade atmosférica está
relacionada com a presença da água na região e a temperatura; desta forma a
umidade atmosférica é máxima nas regiões úmidas tropicais e mínima nas regiões
desérticas e de baixa temperatura.4.2.2 Variação da Umidade no Tempo.- Considerando os seguintes intervalos de
tempos podemos generalizar:
a) Variação da umidade durante o ano na região.Umidade
Absoluta
Relativa
Máxima
Verão
Inverno
Mínima
Inverno
Verão
b) Variação da Umidade durante o dia ( 24 horas).Umidade
Absoluta
Relativa
Máxima
Ao meio-dia
Ao amanhecer
Mínima
Ao amanhecer
Ao meio-dia