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Clima 2 atmosfera e radiação

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Clima 2 atmosfera e radiação

  1. 1. 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.
  2. 2. 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
  3. 3. • 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.
  4. 4. •AEROSSÓIS – são partículas de poeira, em suspensão na atmosfera, tais como poeiras vulcânicas, poeiras dos desertos, fumaça, fuligem industrial, sal marinho etc. - muitas partículas absorvem água e constituem os núcleos higroscópicos em torno dos quais ocorre a condensação do vapor d’água. - são responsáveis pela variação de cores no nascer e pôr-do-sol. - interceptam parte da radiação solar
  5. 5. Terra no Sistema Solar
  6. 6. 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.
  7. 7. 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%
  8. 8. Espectro eletromagnético
  9. 9. Balanço de Radiação
  10. 10. Radiação Atmosférica • Embora a atmosfera seja muito transparente à radiação solar incidente, somente em torno de 25% penetra diretamente na superfície da Terra sem nenhuma interferência da atmosfera, constituindo a insolação direta. O restante é ou refletido de volta para o espaço ou absorvido ou espalhado em volta até atingir a superfície da Terra ou retornar ao espaço. O que determina se a radiação será absorvida, espalhada ou refletida de volta é em grande parte, o comprimento de onda da energia que está sendo transportada, assim como do tamanho e natureza do material que intervém.
  11. 11. ESPALHAMENTO Embora a radiação solar incida em linha reta, os gases e aerossóis podem causar seu espalhamento, dispersando-a em todas as direções - para cima, para baixo e para os lados. A reflexão é um caso particular de espalhamento. A insolação difusa é constituída de radiação solar que é espalhada ou refletida de volta para a Terra. Esta insolação difusa é responsável pela claridade do céu durante o dia e pela iluminação de áreas que não recebem iluminação direta do sol.
  12. 12. REFLEXÃO Aproximadamente 30% da energia solar é refletida de volta para o espaço. Neste número está incluída a quantidade que é retroespalhada. A reflexão ocorre na interface entre dois meios diferentes, quando parte da radiação que atinge esta interface é enviada de volta. Conforme já mencionamos, a fração da radiação incidente que é refletida por uma superfície é o seu albedo. Portanto, o albedo da Terra como um todo (albedo planetário) é 30%. O albedo varia no espaço e no tempo, dependendo da natureza da superfície e da altura do Sol. Dentro da atmosfera, os topos das nuvens são os mais importantes refletores. O albedo dos topos de nuvens depende de sua espessura, variando de menos de 40% para nuvens finas (menos de 50m) a 80% para nuvens espessas (mais de 5000m).
  13. 13. 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.
  14. 14. Radiação Terrestre • Aproximadamente 51% da energia solar que chega ao topo da atmosfera atinge a superfície da Terra. A maior parte desta energia é reirradiada para a atmosfera. Como a Terra tem uma temperatura superficial bem menor que a do Sol, a radiação terrestre tem comprimentos de onda maiores que a radiação solar, situados no intervalo infravermelho, entre 1 e 30 micra. A atmosfera é um absorvedor eficiente de radiação nessa faixa. O vapor d'água e o dióxido de carbono são os principais gases absorvedores neste intervalo. Como a atmosfera é bastante transparente à radiação solar (ondas curtas) e mais absorvente para radiação terrestre (ondas longas), a Terra é a maior fonte de calor para a atmosfera. A atmosfera, portanto, é aquecida a partir da superfície, o que é evidente no perfil vertical médio de temperatura na troposfera, que mostra um decréscimo (~6,5°C/km) de temperatura com a altitude.
  15. 15. 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.
  16. 16. • 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

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