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Departamento de Ciências Atmosféricas - IAG-USP

Olimpíada Regional de Ciências - CDCC - 2006O CLIMA DA TERRA

O CLIMA DA TERRA

Prof. OSWALDO MASSAMBANI, Ph.D.Professor Titular

[email protected]

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

Universidade de São Paulo

Olimpíada Regional de Ciências - ATMOSFERA

CDCC – 5 de agosto de 2006



1. A história da Terra

2. Os parâmetros orbitais que afetam o clima da Terra

3. Os elementos do Sol e a atmosfera terrestre

4. As circulações atmosféricas

5. Os mecanismos que causam o “tempo”

6. O papel dos oceanos no clima da Terra

7. O clima em escala regional

8. Prevendo o tempo e o clima

9. Usando o radar meteorológico para monitorar a chuva

10. A modelagem numérica de nuvens

Conteúdo



Idade do Universo

Big-Bang Formaçãoda Terra

TerraAtual

Em torno de 14 a 15 bilhões de anos

4,6 bilhões

“ANO GEOLÓGICO”


Olimpíada Regional de Ciências - CDCC - 2006O CLIMA DA TERRA JaneiroGeológico

Seg Ter Qua Qui Sex Sáb Dom

01 02 03 04 05 06 07

08 09 10 11 12 13 14

15 16 17 18 19 20 21

22 23 24 25 26 27 28

29 30 31

Formaçãoda Terra

Terrapastosa e

muito quente

Solidificaçãoda crostada Terra

Crosta


Olimpíada Regional de Ciências - CDCC - 2006O CLIMA DA TERRA OutubroGeológico


01 02 03 04 05 06 07

08 09 10 11 12 13 14

15 16 17 18 19 20 21

22 23 24 25 26 27 28

29 30 31

Temperaturana superfície

da Terra = 50 C

Atmosferacom 1% do

Oxigênio atual

Atmosferaigual à atual

Explosão de Vidana Terra!

~ 4 bilhões de anos passados !


Olimpíada Regional de Ciências - CDCC - 2006O CLIMA DA TERRA DezembroGeológico


01 02 03 04 05 06 07

08 09 10 11 12 13 14

15 16 17 18 19 20 21

22 23 24 25 26 27 28

29 30 31

Aparecimentodos

DinossaurosAves,Mamíferos

ePlantas

com flores

Extinção dosdinossauros

Símios17:30 Hominídeos23:10 Homo Sapiens23:59 História da Humanidade



Os parâmetros orbitais que afetam o clima da Terra



Parâmetros orbitais de MILANKOVITCH

Sem a Lua a obliquidade da Terra variaria caóticamente, gerando dramáticas variações no clima. Talvez sem nossa Lua a vida poderia não existir na Terra.

Com a máxima excentricidade, a diferença da radiação solar recebida entre o periélio e o afélio é de cerca de 30%

OBLIQUIDADE - torque dos outros planetas causa um spinning do eixo.

PRECESSÃO ELÍPTICA - a órbita eliptica da Terra gira ao redor de um foco.

Obliqüidade

ExcentricidadePrecessão



A Formação da LUA• Várias teorias têm

sido propostas para explicar a origem da Lua.

• A teoria que melhor explica as propriedades observadas da Luas é a de que um objeto muito grande colidiu com a Terra e o material expalhado lentamente coalesceu formando a Lua.

• Essa teoria explica a composição da Lua e sua inclinação orbital



Os elementos do Sol e a atmosfera terrestre



A quantidade de radiação solar recebida por uma superfície em ângulo reto em relação à iluminação do sol no topo da atmosfera da Terra tem um valor médio de 1400 watts/m2 (suficiente para funcionar um pequeno secador de cabelos). Este valor é denominado de constante solar.

Este mapa mostra a insolação anual média medida no topo da atmosfera terrestre entre o equador e os pólos.

Elementos do Sol



Estrutura vertical da Atmosfera



Composição da Atmosfera

N2O 310

H2

CO

500

100

30

ppb

CO2

CH4 (1.8)

ppm

380

Ne

18He (5)

HCHO 300

Etano

SO2

NOx

500

200100

ppt

NH3 400

CH3OOH 700

H2O2 500

HNO3 300

outrosH2OArgonio

20%

78%

1%

Oxigênio

Nitrogênio

Ozônio



Espectro Solar e Terrestre



Surface Temperature Daily Cycle

15

25

35

45

55

0 6 12 18 24

Time

Te

mp

era

ture

(d

eg

C)

Evolução diurna da temperatura da superfície do Oceano vs. temperatura da superfície do continente Exemplo local do elevado calor específico da água



Distribuição global dos desertos



As circulações atmosféricas



Calor é transferido das baixas latitudes para as altas latitudes

Balanço de radiação – ondas curtas e ondas longas



Os jatos polares e subtropicais - correntes muito rápidas de vento

Diretamente associados à posição das Ondas de Rossby



Latitude0306090 30 60 90

North South

0

1

2

desertsdeserts

Distribuição latitudinal da Precipitação e da Evaporação



Precipitação anual (mm)



Os mecanismos que causam o “tempo”



Frente quente



Frente fria



O papel dos oceanos no clima da Terra



Figure 4.22

Uma circulação de cerca de 2000 anos !

Padrão de circulação oceânica



Anomalia de temperatura da superfície do mar em dezembro de 1998. Os tons avermelhados indicam regiões com valores acima da média e os tons azulados as regiões com valores abaixo da média climatológica. Pode-se notar a região no Pacífico Central e Oriental com valores positivos, indicando a presença do El Niño. Dados cedidos gentilmente pelo Dr. John Janowiak - CPC/NCEP/NWS/NOAA-EUA.



O Clima em escala Regional



Andagoya, Columbia, 5° N

Clima Tropical

Iquitos, Peru 4° S

Calcutta, India 22.5° N ,



Clima árido e semi-árido

Berbera, Somalia 10.5° N ,

Alice Springs, Australia 23.5° S ,



New Orleans, USA 30° N

Latitude Média Úmida

London, England 51.5° N



Prevendo o tempo e o clima



Modelo Climático Global

(grid 200 km x 200 km)

Modelo Climático Regional

(grid, 60 km x 60 km)

Modelo Climático Regional

(grid, 14 km x 14 km)

Downscaling estatístico

Modelos numéricos do tempo e do clima



Usando o radar meteorológico para monitorar a chuva



A modelagem numérica de nuvens



GRATO PELA ATENÇÃO !

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