Clima 2 atmosfera e radiação
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ATMOSFERA TERRESTRE
• é formada por diversas camadas gasosas
que envolvem o planeta, compostas de
oxigênio (21%), nitrogênio (78%) e inúmeros
outros elementos, tudo constituído uma
massa fluida em permanente movimento. É
mantida em volta da terra pela força
gravitacional. Com altitude estimada em 1000
km, 80% de sua massa acumulam-se nos
primeiros 5 km.
COMPOSIÇÃO DA ATMOSFERA
Composição média da atmosfera seca abaixo de 25 km
Gás Volume % (ar
seco)
Nitrogênio (N2) 78,08
Oxigênio (O2) 20,94
Argônio (Ar) 0,93
Bióxido de
Carbono (CO2)
0,03
Neônio (Ne) 0,0018
Hélio (He) 0,0005
Ozônio (O3) 0,00006
Hidrogênio (H) 0,00005
• VAPOR D’ÁGUA – é fornecido a atmosfera
pela evaporação das superfícies líquidas, dos
solos e dos tecidos vivos (evapotranspiração)
E também por meio da combustão. A
quantidade de vapor d’água na atmosfera
varia de quase zero nos desertos e regiões
polares, até um máximo de 4% em volume
nas latitudes tropicais (quentes e úmidas). O
teor de vapor d’água na atmosfera está
estreitamente relacionado com a temperatura
do ar e com a disponibilidade de água na
superfície terrestre.
•AEROSSÓIS – são partículas depoeira, em suspensão naatmosfera, tais como poeirasvulcânicas, poeiras dosdesertos, fumaça, fuligem industrial, salmarinho etc.
- muitas partículas absorvem água econstituem os núcleos higroscópicos emtorno dos quais ocorre a condensação dovapor d’água.
- são responsáveis pela variação de cores nonascer e pôr-do-sol.
- interceptam parte da radiação solar
RADIAÇÃO SOLAR
• O sol fornece 99,97% da energia que é utilizada para
vários fins no sistema terra-atmosfera. Na natureza a
transferência de calor ocorre por três processos:
• Condução- o calor é transferido de uma molécula para
outra, sendo mais importante no solo.
• Convecção- ocorre movimentação de uma massa fluida
(ar, água) por diferença de densidade. Esse movimento pode ser
vertical ou horizontal. O movimento vertical ocorre devido as
diferenças de pressão
• Radiação- é a transferência de calor (energia radiante) de um
objeto para outro sem haver necessidade de um meio físico de
conexão, ocorrendo principalmente através de ondas
eletromagnéticas.
RADIAÇÃO SOLAR
• O sol emite radiação praticamente em
todos os comprimentos de
onda, embora 99% esteja entre 0,2 e 4
micra.
• IV > 0,74 micra- 45%
• UV < 0,36 micra- 9%
• Luz ou radiação visível entre 0,36 e
0,74 micra- 46%
Radiação Atmosférica
• Embora a atmosfera seja muito transparenteà radiação solar incidente, somente em tornode 25% penetra diretamente na superfície daTerra sem nenhuma interferência daatmosfera, constituindo a insolação direta. Orestante é ou refletido de volta para o espaçoou absorvido ou espalhado em volta atéatingir a superfície da Terra ou retornar aoespaço. O que determina se a radiação seráabsorvida, espalhada ou refletida de volta éem grande parte, o comprimento de onda daenergia que está sendo transportada, assimcomo do tamanho e natureza do material queintervém.
ESPALHAMENTO
Embora a radiação solar incida em linhareta, os gases e aerossóis podem causar seuespalhamento, dispersando-a em todas asdireções - para cima, para baixo e para oslados. A reflexão é um caso particular deespalhamento. A insolação difusa éconstituída de radiação solar que éespalhada ou refletida de volta para a Terra.Esta insolação difusa é responsável pelaclaridade do céu durante o dia e pelailuminação de áreas que não recebemiluminação direta do sol.
REFLEXÃOAproximadamente 30% da energia solar é refletida
de volta para o espaço. Neste número está incluída aquantidade que é retroespalhada. A reflexão ocorrena interface entre dois meios diferentes, quandoparte da radiação que atinge esta interface é enviadade volta. Conforme já mencionamos, a fração daradiação incidente que é refletida por uma superfícieé o seu albedo. Portanto, o albedo da Terra como umtodo (albedo planetário) é 30%. O albedo varia noespaço e no tempo, dependendo da natureza dasuperfície e da altura do Sol. Dentro daatmosfera, os topos das nuvens são os maisimportantes refletores. O albedo dos topos denuvens depende de sua espessura, variando demenos de 40% para nuvens finas (menos de 50m) a80% para nuvens espessas (mais de 5000m).
ABSORÇÃO
O espalhamento e a reflexão
simplesmente mudam a direção da radiação.
Contudo, através da absorção, a radiação é
convertida em calor. Quando uma molécula
de gás absorve radiação esta energia é
transformada em movimento molecular
interno, detectável como aumento de
temperatura. Portanto, são os gases que são
bons absorvedores da radiação disponível
que tem papel preponderante no
aquecimento da atmosfera.
Radiação Terrestre
• Aproximadamente 51% da energia solar que chega ao topo daatmosfera atinge a superfície da Terra. A maior parte destaenergia é reirradiada para a atmosfera. Como a Terra tem umatemperatura superficial bem menor que a do Sol, a radiaçãoterrestre tem comprimentos de onda maiores que a radiaçãosolar, situados no intervalo infravermelho, entre 1 e 30 micra. Aatmosfera é um absorvedor eficiente de radiação nessa faixa. Ovapor d'água e o dióxido de carbono são os principais gasesabsorvedores neste intervalo. Como a atmosfera é bastantetransparente à radiação solar (ondas curtas) e mais absorventepara radiação terrestre (ondas longas), a Terra é a maior fontede calor para a atmosfera. A atmosfera, portanto, é aquecida apartir da superfície, o que é evidente no perfil vertical médio detemperatura na troposfera, que mostra um decréscimo(~6,5°C/km) de temperatura com a altitude.
BALANÇO GLOBAL DE CALOR
Existe um balanço quase perfeito
entre a quantidade de radiação solar
incidente e a quantidade de radiação
terrestre (sistema terra-atmosfera)
retornada para o espaço; caso
contrário, o sistema Terra-atmosfera
estaria progressivamente se aquecendo
ou resfriando.
• ALBEDO- É A RELAÇÃO ENTRE O TOTAL DE ENERGIA
REFLETIDA E O TOTAL DA ENERGIA QUE INCIDE SOBRE
UMA SUPERFÍCIE.
– SUPERFÍCIE ALBEDO %
– Solo negro e seco 14
– Solo negro e úmido 8
– Solo nu 7-20
– Areia 15-25
– Florestas 3-10
– Campos naturais 3-15
– Campos de cultivo secos 20-25
– Gramados 15-30
– Neve recém-caída 80
– Neve caída há dias ou semanas 50-70
– Água, altitude solar > 40° 2-4
– Água, altitude solar 5-30° 6-40
– Cidades 14-18