ATMOSFERAATMOSFERA

Neste curso, estuda-se a Meteorologia Física, que estuda os fenômenos Neste curso, estuda-se a Meteorologia Física, que estuda os fenômenos atmosféricos relacionados diretamente com a Física e a Química como, por exemplo:atmosféricos relacionados diretamente com a Física e a Química como, por exemplo:

a) processos termodinâmicos;a) processos termodinâmicos;

b) composição e estrutura da atmosfera;b) composição e estrutura da atmosfera;

c) propagação da radiação eletromagnética e ondas acústicas através da atmosfera;c) propagação da radiação eletromagnética e ondas acústicas através da atmosfera;

d) processos físicos envolvidos na formação de nuvens e precipitação;d) processos físicos envolvidos na formação de nuvens e precipitação;

e) eletricidade atmosférica;e) eletricidade atmosférica;

f) reações físico-químicas dos gases e partículas.f) reações físico-químicas dos gases e partículas.

É desnecessário enfatizar a importância da Meteorologia e a sua integração É desnecessário enfatizar a importância da Meteorologia e a sua integração cada vez maior com outras áreas científicas. Para maiores detalhes, o aluno deve ver o cada vez maior com outras áreas científicas. Para maiores detalhes, o aluno deve ver o capítulo 1 da Professora GRIMM (2011).capítulo 1 da Professora GRIMM (2011).

Antes de iniciar o estudo dos elementos do tempo e do clima em detalhe, é Antes de iniciar o estudo dos elementos do tempo e do clima em detalhe, é necessário apresentar uma introdução geral às propriedades físicas e químicas da necessário apresentar uma introdução geral às propriedades físicas e químicas da atmosfera.atmosfera.

ATMOSFERA ATMOSFERA

A atmosfera é uma camada relativamente fina de gases e material particulado A atmosfera é uma camada relativamente fina de gases e material particulado chamado de chamado de aerossóis.aerossóis.

ATMOSFERAATMOSFERA

Inicia-se junto à crosta (onde tem densidade máxima) e vai se tornando Inicia-se junto à crosta (onde tem densidade máxima) e vai se tornando cada vez mais rarefeita até se confundir com o espaço interplanetário.cada vez mais rarefeita até se confundir com o espaço interplanetário.

Observação importante:Observação importante:99% da massa da atmosfera está contida nos primeiros 50 km. 99% da massa da atmosfera está contida nos primeiros 50 km.

ATMOSFERAATMOSFERA

  A composição do ar não é constante nem no tempo, nem no espaço. A composição do ar não é constante nem no tempo, nem no espaço. Contudo, retirando-se se as partículas suspensas, vapor d'água e certos gases Contudo, retirando-se se as partículas suspensas, vapor d'água e certos gases variáveis, presentes em pequenas quantidades, teria-se uma composição muito variáveis, presentes em pequenas quantidades, teria-se uma composição muito estável sobre a Terra, até uma altitude de aproximadamente 80 km.estável sobre a Terra, até uma altitude de aproximadamente 80 km.

Analise a tabela a seguir: Analise a tabela a seguir:

Tabela 1 – Principais Gases do Ar SecoTabela 1 – Principais Gases do Ar Seco

GásGás PorcentagemPorcentagem Partes por milhãoPartes por milhão

NitrogênioNitrogênio 78,0878,08 780.000,00780.000,00

OxigênioOxigênio 20,9520,95 209.460,00209.460,00

ArgônioArgônio 0,930,93 9.340,09.340,0

Dióxido de carbonoDióxido de carbono 0,0350,035 350,0350,0

NeônioNeônio 0,00180,0018 18,018,0

HélioHélio 0,000520,00052 5,25,2

MetanoMetano 0,000140,00014 1,41,4

KriptônioKriptônio 0,000100,00010 1,01,0

Óxido nitrosoÓxido nitroso 0,000050,00005 0,50,5

HidrogênioHidrogênio 0,000050,00005 0,50,5

OzônioOzônio 0,0000070,000007 0,070,07

XenônioXenônio 0,0000090,000009 0,090,09

ATMOSFERAATMOSFERA

Esquematicamente temos:Esquematicamente temos:

ATMOSFERAATMOSFERA

A União Geodésica Internacional, em 1951, estabeleceu uma divisão da A União Geodésica Internacional, em 1951, estabeleceu uma divisão da atmosfera em diferentes camadas baseada na distribuição vertical de temperatura. atmosfera em diferentes camadas baseada na distribuição vertical de temperatura. São elas:São elas:

ATMOSFERAATMOSFERA

a) Troposfera:a) Troposfera:É a primeira camada, onde ocorre a totalidade dos fenômenos É a primeira camada, onde ocorre a totalidade dos fenômenos

meteorológicos. A temperatura na troposfera meteorológicos. A temperatura na troposfera decrescedecresce com a com a altitudealtitude..

Sua espessura é variável:Sua espessura é variável:

7 – 9 km nos pólos;7 – 9 km nos pólos; 17 – 19 km no equador.17 – 19 km no equador.

ATMOSFERAATMOSFERA

b) Tropopausa:b) Tropopausa:

É uma camada de É uma camada de transiçãotransição. Possui uma espessura de 3 a 5 km e sua . Possui uma espessura de 3 a 5 km e sua principal característica é aprincipal característica é a isotermia isotermia, onde a temperatura varia pouco na vertical., onde a temperatura varia pouco na vertical.

ATMOSFERAATMOSFERA

c) Estratosfera:c) Estratosfera:Camada seguinte, atinge até 70 km acima da superfície terrestre.Camada seguinte, atinge até 70 km acima da superfície terrestre.

Possui os três gradientes térmicos: Possui os três gradientes térmicos: negativo, positivo e isotérmico.negativo, positivo e isotérmico.

ATMOSFERAATMOSFERA

d) Estratopausa:d) Estratopausa:

É outra camada de transição, também É outra camada de transição, também isotérmicaisotérmica..

ATMOSFERAATMOSFERA

e) Mesosfera:e) Mesosfera:

Camada seguinte à estratopausa, sua Camada seguinte à estratopausa, sua temperaturatemperatura decresce com a decresce com a altitudealtitude..

Atinge até 80 km.Atinge até 80 km.

ATMOSFERAATMOSFERA

f) Mesopausa:f) Mesopausa:

Região de transição, também é Região de transição, também é isotérmica.isotérmica.

Possui limites entre 80 a 90 km.Possui limites entre 80 a 90 km.

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g) Ionosfera ou Termosfera:g) Ionosfera ou Termosfera:A partir de 90 km, esta camada estende-se até o espaço A partir de 90 km, esta camada estende-se até o espaço

(aproximadamente 1.000 km de altitude).(aproximadamente 1.000 km de altitude).É onde ocorre a absorção dos raios gama, raios-X e UV.É onde ocorre a absorção dos raios gama, raios-X e UV.Portanto, ela é eletrizada e é ótima condutora de eletricidadePortanto, ela é eletrizada e é ótima condutora de eletricidade

ATMOSFERAATMOSFERA

Por que temos gradiente negativo nas camadas?Por que temos gradiente negativo nas camadas?

Veremos ao longo do curso que a atmosfera é aquecida de Veremos ao longo do curso que a atmosfera é aquecida de baixo para cima.baixo para cima.

ATMOSFERAATMOSFERA

Perfil vertical da temperatura:Perfil vertical da temperatura:

ATMOSFERAATMOSFERA

Observação importante:Observação importante:A ionosfera consiste em 3 camadas que dependem da produção de íons A ionosfera consiste em 3 camadas que dependem da produção de íons

pela radiação solar: camadas D, E, F.pela radiação solar: camadas D, E, F.Contudo, durante a noite, a camada D desaparece e a camada E se Contudo, durante a noite, a camada D desaparece e a camada E se

enfraquece. Assim, as ondas de rádio da banda AM podem atingir a camada F mais enfraquece. Assim, as ondas de rádio da banda AM podem atingir a camada F mais facilmente e ser refletida para grandes distâncias.facilmente e ser refletida para grandes distâncias.

ATMOSFERAATMOSFERA

Camadas da Ionosfera:Camadas da Ionosfera:

ATMOSFERAATMOSFERA

Descrição da Densidade e Pressão:Descrição da Densidade e Pressão:

A densidade e a pressão atmosféricas decrescem rapidamente na A densidade e a pressão atmosféricas decrescem rapidamente na troposfera. Esse decréscimo é mais gradual nas altas altitudes, sendo a função troposfera. Esse decréscimo é mais gradual nas altas altitudes, sendo a função matemática uma exponencial. Para a pressão, a curva seria da forma:matemática uma exponencial. Para a pressão, a curva seria da forma:

ATMOSFERAATMOSFERA

Perfil vertical médio da pressão do ar:Perfil vertical médio da pressão do ar:

ATMOSFERAATMOSFERA

Outros Componentes da Atmosfera:Outros Componentes da Atmosfera:

Pode-se citar ainda dois componentes importantes da atmosfera terrestre:Pode-se citar ainda dois componentes importantes da atmosfera terrestre:

1) Vapor D’Água1) Vapor D’Água– O Vapor d’água é um dos mais variáveis gases na atmosfera e também tem O Vapor d’água é um dos mais variáveis gases na atmosfera e também tem

pequena participação relativa. O vapor d’água tem grande capacidade de pequena participação relativa. O vapor d’água tem grande capacidade de absorção da energia radiante emitida pela Terra. Assim, junto com o COabsorção da energia radiante emitida pela Terra. Assim, junto com o CO22, o , o vapor d’água atua como uma manta para reter calor na baixa atmosfera.vapor d’água atua como uma manta para reter calor na baixa atmosfera.

ATMOSFERAATMOSFERA

O ar classifica-se como:O ar classifica-se como:a) Ar seco: quantidade desprezível de vapor d’água: 0%;a) Ar seco: quantidade desprezível de vapor d’água: 0%;

b) Ar úmido: quantidade intermediária de vapor d’água: entre 0% a 4%;b) Ar úmido: quantidade intermediária de vapor d’água: entre 0% a 4%;

c) Ar saturado: possui 4% de vapor d’água.c) Ar saturado: possui 4% de vapor d’água.

ATMOSFERAATMOSFERA

O ar seco é mais pesado que o ar úmido em virtude do peso molecular de O ar seco é mais pesado que o ar úmido em virtude do peso molecular de seus componentes:seus componentes:

oxigênio: pm = 32oxigênio: pm = 32nitrogênio: pm = 28nitrogênio: pm = 28vapor d’água: pm = 18vapor d’água: pm = 18

ATMOSFERAATMOSFERA

2) Pequenas Partículas2) Pequenas Partículas– Além de gases, a atmosfera terrestre contém pequenas partículas, líquidas e Além de gases, a atmosfera terrestre contém pequenas partículas, líquidas e

sólidas, chamadas aerossóis. Alguns aerossóis - gotículas de água e cristais de sólidas, chamadas aerossóis. Alguns aerossóis - gotículas de água e cristais de gelo - são visíveis em forma de nuvens. A maior concentração é encontrada na gelo - são visíveis em forma de nuvens. A maior concentração é encontrada na baixa atmosfera, próximo a sua fonte principal, a superfície da Terra. Eles baixa atmosfera, próximo a sua fonte principal, a superfície da Terra. Eles podem originar-se de incêndios florestais, erosão do solo pelo vento, cristais de podem originar-se de incêndios florestais, erosão do solo pelo vento, cristais de sal marinho dispersos pelas ondas que se quebram, emissões vulcânicas e de sal marinho dispersos pelas ondas que se quebram, emissões vulcânicas e de atividades agrícolas e industriais. atividades agrícolas e industriais.