Climatologia Básica
Climatologia e Geologia
ou Geologia e Climatologia?
Alex Mota dos Santos
Climatologia
A Climatologia estuda os fenômenos atmosféricos do ponto de vista de sua
propriedade estatística para caracterizar o Clima. Em Geologia a Climatologia busca
explicar os fenômenos ocorridos na Amosfera e que influenciam ou influenciaram o
modelado do terreno, bem como sua dinâmica interna. O tempo e o Clima são
decisivos para a configuração atual da Terra.
A Climatologia dividi-se em:
Regional, estudo de um lugar/região em específico;
Sinótica, estudo do tempo e clima em relação ao padrão de circulação atmosférica;
Física, análise dos processos atmosféricos em termos de princípios físicos;
Dinâmica, visão global da dinâmica atmosférica;
, procura resolver problemas práticos que afetam a humanidade;
Histórica, análise a partir dos tempos;
Bioclimatologia, estuda fenômenos que regem a natureza;
Agrícola, ligadas a produção animal e vegetal, tentando evitar perdas.
Durante os 4600 milhões de anos de existência da Terra
ocorreram diversos episódios climáticos de resfriamento e
aquecimento.
Estudos recentes na leitura e na datação de registros obtidos
nos oceanos, nas camadas de gelo das regiões polares e em
formações de partículas finas e de paleossolos na China
Central, demonstram que os principais eventos climáticos
afectaram a Terra no seu todo.
Os climas variam quanto à temperatura, precipitação e
frequência de eventos extremos como secas, tempestades e
inundações, factores que controlam a produtividade dos
sistemas naturais.
Os eventos Geológicos ocorreram a partir da influência do Clima.
Portanto é impossível dissociar Geologia e Clima. Portanto, a única
explicação para a distinção clima/geologia é didático-pedagógica.
As alterações do clima terrestre no passado encontram-se gravadas
nas rochas e as rochas formam a litosfera, parte da Terra onde a
vida se desenvolve de forma plena.
Como já comentado o Clima é o principal “elemento” no ciclo das
rochas. O Clima também é o principal elemento de deformação de
rochas que dão origem às Bacias Sedimentares.
Considerações Iniciais
Não se pode compreender a dinâmica
climática
sem
reconhecer
as
características física da Terra, bem como
seus movimentos e sua relação com a
terra.
Movimento anual aparente do Sol na direção meridional, decorrente da inclinação do eixo da
Terra.
Figuras de Verejão-Silva.
Figuras de Verejão-Silva.
O que é Clima?
O clima pode ser entendido a partir da análise dos movimentos estabelecidos pela Terra e
sua relação com o Sol. A partir do reconhecimento destas dinâmicas pode-se analisar o
Clima, que se diferencia nas camadas que formam a Atmosfera. Segundo Moreira (2001),
a Atmosfera possui uma estrutura vertical estratificadas em zonas, designadas pelo sufixo
“SFERA”. Essas camadas não são visualmente distintas e nem possui uma espessura exata.
A atmosfera é o conjunto de gases, vapor d'água e partículas, constituindo o que se
chama ar, que envolve a superfície da Terra.
De acordo com Cruz (1997) apud Moreira (2001).
Atmosfera
A atmosfera protege os organismos da exposição de níveis
arriscados de radiação ultravioleta e contém os gases
necessários para os processos vitais vitais de respiração
celular e fotossíntese e fornece a água necessário para a
vida.
•
Troposfera
•
– 15 a 18km (equador), 2 a 8 km (polos)
– 80% da massa da atmosfera
– Chuva, vento, nuvens, neblina, neve, etc
– Temperatura diminui 6 graus a cada 1000 metros
– Limitada pela Tropopausa que “aprisiona” as moléculas de água
Estratosfera
– Do final da tropopausa até 30km a partir da superfície
– Pouco oxigênio e sem umidade
– Temperatura aumenta com o aumento da altitude devido à absorção da
radiação ultravioleta (UV) pela camada de ozônio
– Limitada pela Estratopausa
•
Mesosfera
•
– Início logo após a Estratopausa e pode alcançar 80km a partir da
superfície
– Rica em ozônio. A temperatura continua aumentando, podendo chegar a
10 graus centígrados aos 50km da superfície, voltando a decrescer
acentuadamente até atingir –90 graus no topo da camada
– Do ponto de vista de SR é importante porque é nela que ocorre a
absorção de quase todas as radiações ultravioleta
– Limitada pela Mesopausa
Ionosfera
•
Exosfera
–
–
–
–
Zona mais externa da atmosfera
Chega a 1000km de distância da superfície.
Predominância do hidrogênio
Temperatura varia de 2000 graus (dia) a –300 (noite)
– Espessura aproximada de 600km
– Condutividade elétrica alta devido à ionização causada pela radiação
ultravioleta
– Reflete ondas de rádio (curtas) permitindo comunicação à grandes
distâncias
Ozônio
Nitrogênio, esse gás absorve um pouco de energia solar de pequeno
comprimento de onda (no domínio do ultravioleta);
O oxigênio desempenha um papel essencial, do ponto de vista da Biologia:
torna possível a vida aeróbia na Terra. Além disso, possibilita a formação
de ozônio na atmosfera.
O ozônio é encontrado desde níveis próximos da superfície terrestre até
cerca de 100 km de altitude. O ozônio é de formação triatômica do
oxigênio.
Importância dos Gases
– O vapor d’água, o ozônio, o CO2 e os aerossóis desempenham papéis
importantes na distribuição e nas trocas de energia dentro da atmosfera e entre a
superfície da Terra e a atmosfera.
– Contrariamente do que se esperava, não há separação dos gases (como, por
ex., o hi drogênio e o hélio) e daqueles mais pesados da atmosfera por causa da
constante mistura turbulenta em grande escala da atmosfera.
– A atmosfera e a estrutura da temperatura da atmosfera são grandemente
afetadas por suas quantidades e distribuições dentro da atmosfera.
• Concentrado entre as altitudes de 13 e 35Km da atmosfera;
• O conteúdo é baixo sobre o equador e alto nas direção dos pólos, em latitude maiores
de 50º;
• Forma-se pela ação da ação dos raios ultravioletas sobre as moléculas de oxigênio;
• Apesar da ruptura do oxigênio usualmente ocorra entre 80 e 10 Km, a formação do
ozônio somente se dá entre 30 a 60 Km. Este fato se dá devido a baixa densidade
atmosférica;
• A ligação do ozônio é instável e pode ser facilmente rompida através da incidência de
radiação ou mesmo pelo choque de oxigênio monoatômico (O), formando O2. como
segue: O3 + O O2 + O2
Elementos do Clima?
Temperatura;
Pressão Atmosférica;
Umidade do Ar;
Radiação;
Preciptação;
Vento.
Temperatura
Temperatura é uma medida da energia cinética média das moléculas ou
átomos individuais.
O primeiro elemento em Geologia é a temperatura do magma. Como já visto
seu resfriamento pode ocorrer de duas formas, fato que influencia na
formação de rochas.
A Temperatura também vai indicar a dinâmica do magma, contribuindo para
a movimentação das placas tectônicas.
Interação magma/água pode estabecer a temperatura desta última.
Pressão
Atmosférica
A pressão do ar é uma medida de tal
força por unidade de área, é o elemento
do clima menos perceptível fisicamente.
A pressão na atmosfera vai influenciar
nas correntes de ar, portanto nos
ventos.
Os ventos se deslocam em superfície de
regiões de alta pressão para regiões de
baixas pressões.
Umidade do Ar
Umidade é o termo geral usado para descrever a presença de vapor de água no ar.
A umidade do ar muito alta é um fator que origina chuvas.
Em região de relevo inclinado, como montanhas, ocorre o barramento ao fluxo do
ar e força o ar a subir. Quando o vento passa sobre a montanha muito da umidade
já foi perdida. Quando ar desce ele aquece, tornando a condensação e a
preciptação ainda menos provável.
Aumenta a altitude diminui-se a pressão.
Radiação
A atmosfera recebe grande fluxo de
energia solar no topo seu topo,
entretanto quando a radiação solar
penetra na atmosfera terrestre,
sofre atenuações causadas por
reflexão, espalhamento e absorção
pelos constituintes atmosféricos,
por partículas dispersas e nuvens.
Isso faz com que a radiação global
que chega na superfície terrestre
esteja fortemente atenuada. Assim,
a influencia solar não é direta sobre
o Clima.
Sol (características)
– Esfera gasosa, luminosa
– Sua superfície possui temperatura aproximada de 6.000ºC
– Emite energia em ondas eletromagnéticas, que se propagam à razão de
aproximadamente 299.300 Km/s
– A energia que parte radialmente do sol leva 9 1/3 minutos para chagara ao
planeta Terra
– O sol fornece 99,97% da energia que se utiliza em vários no sistema Terraatmosfera
Classificação e Faixa
Espectral
– 9% é ultravioleta < 0,4 μm
– 45% é f aixa visível > 0,4 μm < < 0,74 μm
– 46% restantes são os infravermelhos > 0,74 μm
– A cada minuto o Sol irradia cerca de 56 x1026 cal de energia. Onde a Terra
somente intercepta 2,55 x 1018 cal.
Balanço da Radiação
Balanço de radiação significa a diferença entre a
quantidade de radiação que é absorvida e emitida por um
dado corpo ou superfície.
Para que a superfície da Terra não se aqueça e a
atmosfera não se esf rie, é transf erida energia
excedente da superfície da Terra para a atmosfera a
af im de que o déf icit seja reposto.
1. Evaporação da água da superfície terrestre e
condensação do vapor na atmosfera para liberar o
calor latente;
2. Condição de calor sensível da superfície terrestre para
a atmosfera;
3. Convecção, isto é, difusão turbulenta de cal or da
superfície terrestre na atmosfera.
Preciptação
Condensação, Nuvens e Preciptação.
Por quê apesar de todas as nuvens conterem água, apenas
algumas produzem preciptação?
O ar em contato com a superfície da Terra, pode tornar-se saturado, quando a
temperatura é diminuída, o resfriamento diminui e portanto aumenta a umidade
relativa. Quando a umidade atinge 100%, orvalho, geada e nevoeiro podem se
formar.
As nuvens são manifestações visíveis da condensação e deposição de vapor de
água na atmosfera (conjuntos visíveis de minúsculas gotículas de água ou cristais de
gelo, ou uma mistura de ambos.
A água preciptada é sem dúvida o elemento do clima mais ativo na formação do
modelado geológico.
A água preciptada quando atinge o relevo pode alterá-lo a partir do transporte de
sedimentos e formação de micro-relevos, pode evaporar a partir da vegetação ou
pode infiltrar atingindo a sub-superfície, formando e/ou alimentando ambientes
hidrogeológicos.
Forma-se assim a Hidrosfera (Esfera de Água).
Precipitação Convectiva
Precipitação Or ográfica
• Associado às nuvens do tipo cumulus e cumuloninbus.
• A precipitação é causada pel o movimento vertical de uma massa de ar
ascendente, que é mais quente do que o mei o ambi ente.
• Este tipo de precipitação é usualmente mais intensa do que a precipitação
ciclônico ou or ográfica.
• É acompanhada de trovões.
• Usualmente definida como aquela que é causada inteira ou principalmente pela
elevação do ar úmido sobre terreno elevado.
• As montanhas, sozinhas, não são muito eficientes para fazer com que a umidade
seja removida da massa de ar, que se desloca por elas.
• As áreas montanhosas recebem mais precipitação do que os terrenos baixos
adjacentes.
Precipitação Ciclônica
As montanhas interferem na precipitação das seguintes formas:
• Causada por um movimento vertical do ar em grande escala, associado com
sistemas de baixa pressão com as depressões.
• Precipitação é moderadamente intensa, contínua e afeta áreas muito extensas
à medida que a depressão se desloca.
• Dura de 6 a 12 horas.
1. Provocando instabilidade condicional ou convectiva
2. Aumentam a precipitação ciclônica retardando a velocidade do deslocamento
das depressões
3. Causam convergência e a elevação através dos efeitos de afunilamento dos
vales sobre as correntes de ar.
4. Propiciam a ascensão turbulenta do ar através da fricção superficial.
Resultado
Vento
Vento é a circulação, movimento na Atmosfera.
O vento é um importante elemento do Clima que tem influência direta na Geologia
local.
É importante separar o componente horizontal e vertical do vento. Em Geologia o
componente horizontal é mais importante.
Massas de Ar
Massas de Ar são grandes volumes de vento, que possui características principais
(umidade, temperatura e pressão) de sua origem (Anti-ciclones).
– Ciclones extratropicais típico de média e altas latitudes;
– Ciclones tropicais encontrados em baixas latitudes sobre
áreas oceânicas e áreas continentais adjacentes;
– Tufões, que quando sobre o mar são chamados de trombas
d’água, e “rodamoinhos”, nas regiões áridas quantes.
Frentes
Faixas de transição entre duas massas de ar de
características distintas.
São caracterizadas por:
- Diferenças de Temperatura;
- Modificação da direção do Vento;
- Modificações no tipo de nuvens.
De maneira geral, a localização de cerca de 92% do território brasileiro na zona
intertropical e as baixas altitudes do relevo explicam a predominância de climas
quentes, com médias de temperatura superior a 20º C. Os tipos de clima no Brasil
são: Equatorial, Tropical, Tropical de Altitude, Tropical Atlântico, Semi-Árido e
Subtropical.
O Clima da região Amazônica se caracteriza por temperaturas médias entre 24º e 26º
e amplitude anual de até 3º C. As chuvas são abundantes (mais de 2.500 mm/ano) e
regulares, causadas pela ação da massa equatorial continental. No inverno, a região
pode receber frentes frias originárias da massa polar atlântica. Elas são responsáveis
pelo fenômeno da friagem, a queda brusca na temperatura, que pode chegar a 10 º
C.
Clima e fatores ecológicos
O papel das águas da chuva no modelado do terreno.
Clima e fatores ecológicos
Mudanças Climáticas?
Luminosidade e vegetação;
O Vento;
Humidade;
Efeito Estufa
A temperatura média da Terra gira em torno de 15º C. Isto ocorre
porque existem naturalmente gases, como o dióxido de carbono
(CO2), o metano (CH4) e o vapor d’água em nossa atmosfera. Eles
formam uma camada que aprisiona parte do calor do sol que incide em
nosso planeta. Se não fossem estes gases, a Terra seria um ambiente
gelado, com temperatura média de -17º C. Este fenômeno é chamado
de efeito estufa. Não fosse por ele, a vida na Terra não teria tamanha
diversidade.
1) Qual a importância da concentração dos gases que compõe a atemosfera
terrestre, em termos físicos e biológicos?
2) Quais os principais gases de efeito estufa e quais são suas principais fontes
naturais e antrópicas de emissão?
3) Quais as forças que atuam no movimento das massas de ar e,
conseqüentemente, na formação dos ventos? Quais os ventos predominantes que
ocorrem na macro-escala?
5) Quais as massas de que atuam no Brasil e qual a relação delas com a
estacionalidade das chuvas no país?
6) Qual a diferença entre as frentes fria e quente?