ACA 0415 - 2015 O CLIMA DA TERRA: Processos, Mudanças e Impactos Departamento de Ciências...

ACA 0415 - 2015O CLIMA DA TERRA: Processos, Mudanças e Impactos

Departamento de Ciências Atmosféricas – IAG-USP

O CLIMA DA TERRA:

Processos, Mudanças e Impactos

Prof. TÉRCIO AMBRIZZI, Ph.D.Professor Titular

ambrizzi@model.iag.usp.br

Departamento de Ciências Atmosféricas Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas

Universidade de São Paulo

PROCESSOS FÍSICOS

Processos climáticos

Transferência de calor e massa na atmosfera

O papel dos oceanos

PROCESSOS FÍSICOS Processos climáticos

Elementos do Sol

A radiação solar interceptada pela Terra

Atributos do sistema Terra-Atmosfera

Efeitos da atmosfera e da superfície da Terra

Balanço global da radiação

Médias espaço-temporal do balanço de radiação

Transferência de calor e massa na atmosfera (Aula 2,3 e 4)

Transferências de energia

Força de Coriolis, jatos e ondas de Rossby

Circulação geral da atmosfera

Padrões secundários da circulação atmosférica

Padrões regionais de circulação atmosférica

Massas de ar, frentes e ciclones extratopicais

A previsão de tempo

Clima da Terra em geral

O papel dos oceanos

Processos climáticos do oceano

As oscilações El Niño – La Niña

MASSAS DE ARMASSAS DE ARFRENTESFRENTES

CICLONES EXTRA-TROPICAISCICLONES EXTRA-TROPICAIS

•Sistemas de grande escala (escala sinótica):

afetam grandes regiões (ex., parte de um continente)

•Longa duração (de um a vários dias)

• Alta previsibilidade

Sistemas “muito” diferentes

““ESCALAESCALA”” DOS FENÔMENOS DOS FENÔMENOS METEOROLÓGICOSMETEOROLÓGICOS

MASSAS DE ARMASSAS DE AR

Definição:Um grande volume de ar, cobrindo uma superfície de centenas de km2, que tem temperatura e umidade relativamente constante na horizontal.

Formação:Formam-se sobre grandes extensões da superfície terrestre com características homogêneas (oceanos, grandes florestas, desertos,etc.), onde permanecem por longo tempo. Geralmente são anticiclones semi-estacionários (ventos fracos, de deslocamento lento).

ClassificaçãoClassificação (de acordo com sua região de origem): características térmicas:

quente (Equatorial-E e Tropical-T) fria (Polar-P, Ártica ou Antártica - A)

características de umidade: muita umidade (marítima-m)pouca umidade (continental-c)

MASSAS DE AR que afetam a América do SulMASSAS DE AR que afetam a América do Sul

FRENTESFRENTESDefinição: Faixa (ou zona, ou “superfície”) de transição

entre duas massas de ar de características diferentes Características:• Normalmente é uma região onde:

- a pressão tem um valor mínimo relativo- a temperatura e a umidade variam abruptamente- os ventos são mais fortes, mudam de direção e são confluentes- ocorre nebulosidade e precipitação

• A fronteira entre as massas de ar frio e quente sempre se inclina para cima, por sobre a massa de ar frio (que é mais denso).

• Quando as massas de ar se deslocam, o ar frio força o ar quente a subir, o que provoca a formação de nuvens e precipitação• Tem larguras de 5 a 50 Km, comprimento de 500 a 5000 Km,

e altura de 3 a 10 Km

Tipos de Frentes:• As frentes podem ser classificadas pelo movimento relativo das massas de ar quente e fria envolvidas.

FRENTE FRIAFRENTE FRIAQuando uma massa de ar frio avança sob uma massa de ar quente`

Ci – cirrus

Cs – cirrustratus

Ac – altocumulus

Cb – cumulunimbus

Frente friaFrente fria

FRENTE QUENTEFRENTE QUENTEQuando uma massa de ar quente avança sobre uma massa de ar frio

Ci – cirrus

Cs – cirrustratus

As – altostratus

Ns – nimbustratus

St – stratus

Frente quenteFrente quente

FRENTESFRENTES

ESTACIONÁRIA: Quando não há o avanço do ar frio nem o avanço do ar quente

OCLUSA: Quando uma frente fria (de deslocamento mais rápido) ultrapassa uma frente quente do lado leste ou equatorial do ciclone

A A’

ciclone

CICLONES EXTRA-TROPICAISCICLONES EXTRA-TROPICAIS

Definição:Área de baixa pressão, na forma de um núcleo fechado, onde os ventos giram no sentido

horário no Hemisfério Sul

anti-horário no HN

ou “de latitudes médias”

CICLONES EXTRA-TROPICAISCICLONES EXTRA-TROPICAISCaracterísticas:

• convergência em superfície

movimento ascendente do ar

nuvens e tempestades

• geralmente associado a sistemas frontais

• em imagens de satélite tem aspecto de “virgula”

no HN e“virgula invertida”

CICLO DE VIDA DE UMCICLO DE VIDA DE UMCICLONE EXTRA-TROPICALCICLONE EXTRA-TROPICAL

a) Estágio inicial

Frente estacionária

Baixa pressão entre dois anticiclones

Ar frio ao sul, e quente ao norte, fluem quase paralelos à frente, mas em direções opostas

região de “vorticidade” ciclônica (giro horário no HS)

Os ciclones no Hemisfério Sul

Cristas e Cavados em altitudeCristas e Cavados em altitude

“cavados”

“cristas”

A leste do cavado: região favorável à ciclogênesee ao deslocamento da frente fria

A leste da crista: região favorável à dissipação de ciclones

EXEMPLO de Massa de Ar, Sistema Frontal e EXEMPLO de Massa de Ar, Sistema Frontal e Ciclone Extra-tropicalCiclone Extra-tropical

EXEMPLO de EXEMPLO de

Massa de Ar, Massa de Ar, Sistema frontal Sistema frontal e Ciclone e Ciclone Extra-tropicalExtra-tropical

EXEMPLO de Massa de Ar, Sistema Frontal e EXEMPLO de Massa de Ar, Sistema Frontal e Ciclone Extra-tropicalCiclone Extra-tropical

Efeitos da passagem da FF em São PauloEfeitos da passagem da FF em São Paulo

Regiões de ocorrência Regiões de ocorrência de Ciclonesde Ciclones

Extra-tropicaisExtra-tropicaisna América do Sulna América do Sul

(Gan e Rao 1991)

DENSIDADE MÉDIA DE CICLONES PARA O ANO DE 1990

-70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10-55

-15Densidade Anual - NCEP

(Reboita, Rocha e Ambrizzi 2007)

Regiões de ocorrência de CiclonesRegiões de ocorrência de Ciclones

TRAJETÓRIA SAZONAL DOS CICLONES

VERÃO OUTONO

INVERNOPRIMAVERA

(Beu e Ambrizzi 2006)

CYCLONES, ANTICYCLONES AND COLD AIR MASS

(Pezza and Ambrizzi 2005)

O ciclone (Furacão) “CATARINA”O ciclone (Furacão) “CATARINA”

TRMM TRMM 26 de março 200426 de março 2004 12 UTC12 UTC

TRMM TRMM 27 de março 200427 de março 2004 06 UTC06 UTC

TRMM 27 de março 2004 11 UTC

Temperatura na superfície do marTemperatura na superfície do mar

TRAJETÓRIA DO CATARIANATRAJETÓRIA DO CATARIANA

(Pezza e Simmonds, GRL, 2005)

Um ciclone Um ciclone mais antigomais antigo

• As FRENTES são as fronteiras entre duas massas de ar diferentes. – FRENTE FRIA se move em direção ao ar quente– FRENTE QUENTE se move em direção ao ar frio– OCLUSÃO DE FRENTE possui pouco movimento relativo

• Em geral quando o ar quente e o ar frio se encontram há formação de nebulosidade e precipitação.

• O ar quente é mais capaz de reter o vapor d’água que o ar frio. Com o resfriamento desse ar, há condensação e precipitação.

RESUMO SOBRE AS FRENTESRESUMO SOBRE AS FRENTES

FIGURA ESQUEMÁTICA DE UMA FRENTE QUENTEFIGURA ESQUEMÁTICA DE UMA FRENTE QUENTE

FIGURA ESQUEMÁTICA DE UMA FRENTE FRIAFIGURA ESQUEMÁTICA DE UMA FRENTE FRIA

Frente EstacionáriaFrente Estacionária

A PREVISÃO DO TEMPOA PREVISÃO DO TEMPO

A previsão do tempoA previsão do tempo

Instrumentos e medidas

• Estações meteorológicas de superfície

• Radiosondagens• Radar e Satélites• Sistemas especiais:

balões cativostorres micrometeorológicasaviões instrumentados

Rede de Estações Meteorológicas de superfícieRede de Estações Meteorológicas de superfície

Alguns instrumentos de uma Estação Alguns instrumentos de uma Estação Meteorológica de superfícieMeteorológica de superfície

pluviômetro

hidrógrafo

Alguns instrumentos de uma Estação Alguns instrumentos de uma Estação Meteorológica de superfícieMeteorológica de superfície

Temperatura (bulbo seco e bulbo umido)

barógrafo

RadiosondaRadiosonda

RadarRadar

Imagens de SatélitesImagens de Satélites

Medidas especiaisMedidas especiais

A rede de observação de superfície da A rede de observação de superfície da WMOWMO

Esquema dos componentes Esquema dos componentes do sistema de do sistema de

telecomunicação global da telecomunicação global da WMOWMO

““Cartas sinópticasCartas sinópticas”” e diagramas e diagramas

““PREVISÃO (NUMÉRICA)PREVISÃO (NUMÉRICA)””INMET

Previsão de ocorrências de geadasPrevisão de ocorrências de geadas

Previsão de ocorrências de NevoeirosPrevisão de ocorrências de Nevoeiros

PESQUISADOR METEOROLOGISTA

ANALISTA

OBSERVAÇÕESDADOS

MODELAGEM

Técnicas de Interpretação, Validação, Métodos Estatísticos: MOS, PP, Adição de Valor, Detecção de Erros, Melhorias das Técnicas e Produtos Especiais

Dados GlobaisGTS

(INMET)

Satélite Geoestacionário e

da Órbita Polar

Redesde Observação

Regional e Local

RadarMeteorológico

Mod. Global (CPTEC)

Modelo Reg. ETA (CPTEC)

Modelo de

Mesoescala

Prev. deMédio Prazo(baixa resolução

espacial)

Prev. deCurto Prazo

(resolução média -maior detalhamento

espacial)

Prev. deCurtíssimo Prazo(previsão imediata -

detalhamento elevado)

PRODUTOS

PREVISÃO DE TEMPO

Modelos GlobaisA-O-C acoplados

(Baixa Res.)

ModelosGlobais

Atmosféricos(Média Res.)

Modelos Regionais(Alta Res.)

ModelosHidrológicos,

Gestão de Água,Poluição do Ar

e das Águas(Altíssima Res.)

Modelos Sócio-EconômicosPolíticas Públicas

Bases Científicas para Avaliação RegionalBases Científicas para Avaliação Regional

Previsão de TSM, Umidade do

Solo, etc. (C. C. na superfície)

Previsão de Ondas Planetárias,

(C. C. Laterais)

Previsão de Enchentes, Secas,

Escoamento, Dispersão de

Poluentes

Previsão do Clima Regional:

Ts,PrecipitaçãoVentos, etc

Adaptado de J. Shukla, COLA/IGES

Previsão Previsão numéricanumérica do tempo do tempo

atrito

gravidade

pressão degradiente

Coriolisaceleração

FkgpVDt

tFAA orçantepassado

tfuturo

Equações: 2a. Lei de Newton

Continuidade

Termodinâmica

Representação

Solução:

TEMPOTEMPO

SITES INTERESSANTES:

•http://www.grec.iag.usp.br•http://www.master.iag.usp.br/• http://www.cptec.inpe.br/tempo/• http://www.cptec.inpe.br/prevnum/• http://www.inmet.gov.br/• http://www.dhn.mar.mil.br/• http://www.saisp.br/site/radar.html• http://meted.ucar.edu/• http://www.photolib.noaa.gov/collections.html• http://www.senamhi.gob.pe/aprendiendo/apren_meteo.htm• http://www.meteoropara.hpg.ig.com.br/index.html

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