Meteorologia Nuno Gomes 2004

Meteorologia
Nuno Gomes
2004
Motivação para a Meteorologia
„
„
„
Segurança
„
Possível alteração das condições
„
Previsão de desenvolvimentos verticais
„
Evitar voo em local errado relativamente á direcção do vento
Selecção correcta do local e dia de voo
„
Previsão de condições ideais de voo
„
Selecção do local mediante direcção e intensidade do vento
Manutenção da motivação para a modalidade
COMPOSIÇÃO DA ATMOSFERA
Composição da Atmosfera - Percentagem por volume:
• Nitrogênio
78%
• Oxigênio
21%
• Argônio
0,93%
• Dióxidode Carbono
0,03%
• Néon
0,0018%
• Hélio
0,0005%
• Metano
0,0002%
• Criptônio
0,0001 %
Características da Atmosfera
„
Pessão (mb, mm Hg, Hpa)
„
Temperatura (ºc)
„
Humidade Relativa
„
Densidade (g/m)
VARIAÇÃO DE PRESSÃO
„
A pressão desce com a
altitude.
„
A variação da pressão
com a altitude não é
linear.
„
A
variação
é
de
aproximadamente de 50
mb por cada 500 m
VARIAÇÃO DE TEMPERATURA
„
Na
troposfera
a
temperatura desce com a
altitude.
„
A
variação
da
temperatura
com
a
altitude
é
de
aproximadamente 10ºC
por cada 1000 m
Circulação do Ar na Atmosfera
„
As altas pressões polares
„
As baixas pressões equatoriais
„
As altas pressões subtropicais
„
As baixas pressões das regiões
temperadas ou subpolares
LOCALIZAÇÃO DAS CORRENTES DE
JACTO
„
As correntes de jacto
resultam da junção de
massas de ar frio vindas dos
polos com massas de ar
quente vindas do equador.
„
Na
zona
de
junção
aparecem então ventos
muito fortes a grandes
altitudes denominadas de
correntes de jacto. Estas
correntes estão na origem
dos sistemas de altas e
baixas pressões.
CONVERGÊNCIA E DIVERGÊNCIA
„
A origem principal dos sistemas
de altas e baixas pressões
consiste nas divergências e
convergências das massas de ar
em altitude (Correntes de Jacto).
„
„
Quando
ocorre
uma
convergência a diminuição de
velocidade
provoca
um
aumento de pressão. Esse
aumento faz com que o ar
desça e de origem a um
aumento
de
pressão
á
superfície.
O contrário acontece numa
divergência.
Centros de Alta e Baixa Pressão
„
Centros
de
pressões
anticiclones (A)
altas
ou
„
Centros de baixas
pressões, depressões
ou ciclones (B)
Circulação do Ar Devido á Pressão
„
O Ar desloca-se das Altas
para as Baixas pressões.
„
A velocidade com que o
ar se desloca é tanto
maior quanto maior for a
diferença de pressão
Força de Coriolis
„
É uma força fictícia que
actua sobre corpos em
movimento e traduz o
movimento de rotação da
terra.
„
Actua para a direita do
movimento no hemisfério
norte e para a esquerda no
sul
„
A força é nula no equador
e máxima nos polos
DIRECÇÃO DO VENTO
„
A direcção do vento geostrófico depende do gradiente de
pressão e é afectada pelo força de coriolis
VELOCIDADE VENTO
„
A velocidade do vento depende do gradiente de
pressão. A partir duma carta de superfície pode
determinar-se que a velocidade quer a direcção. O
procedimento é:
1.
2.
3.
4.
Marcar um distancia de 550 km paralela ás isóbaras.
Determinar a diferença de pressão correspondente aos
550 km
Utilizar a tabela em baixo para determinar o factor de
multiplicação
Multiplicar a pressão encontrada em 2 pelo factor (V em
Km/h).
TABELA
„
„
„
Dependendo da latitude para
a qual se pretende determinar
a velocidade do vento, usa-se
o
factor
multiplicador
correspondente.
Ex. Se a 550km correspnde
uma diferença de pressão de
10 mb e estamos em portugal
(41º), usa-se o factor
multiplicador 5,74.
Obtem-se um vento de 57
km/h
Latitude
(º)
Factor
Multiplicativo
60
4,14
55
4,44
45
5,18
40
5,74
35
6,29
Resumo das Forças que actuam no
Atmosfera
• Força causa aceleração. Se não houver forças ou todas as forças se
cancelarem não haverá aceleração e o ar em movimento permanecerá
em movimento e o ar em repouso permanecerá em repouso.
•
Na direção vertical as forças mais importantes são as forças de
gravidade/centrífuga, atuando para baixo, e a força gradiente vertical
de pressão, atuando para cima.
• Na direção horizontal as forças mais importantes são as forças de
Coriolis, gradiente horizontal de pressão e atrito.
• A força de Coriolis - causada pela rotação da Terra - desloca corpos que
estão em movimento, para a direita no Hemisfério Norte e para a
esquerda no Hemisfério Sul.
•
A força de atrito desacelera os movimentos (ventos) próximos à
superfície.
Estações do Ano
•
As estações são
causadas pela
inclinação do eixo
de rotação da Terra
em relação à
perpendicular ao
plano definido pela
órbita da Terra
(plano da eclíptica)
Cartas de Superfície (1)
Cartas de Superfície (2)
Conceitos (1)
„
Lei dos Gases Ideais - A pressão exercida por um gás é
proporcional a sua densidade e temperatura absoluta.
Assim, um acréscimo na temperatura ou na densidade
causa um aumento na pressão, se a outra variável
(densidade ou temperatura) permanece constante. Por
outro lado, se a pressão permanece constante, um
decréscimo na temperatura resulta em aumento na
densidade e vice versa.
• P – Pressão
P = K ρT
• ρ - Densidade
• T – Temperatura
• K – constante do gás.
Conceitos (2)
„
Humidade - é o vapor de água contido no ar.
„
Humidade absoluta (HA) - massa de vapor de água existente
num metro cúbico de ar.
„
Ponto de Saturação (PS) - quantidade máxima de vapor de água
que o ar pode conter, a uma determinada temperatura.
„
Humidade relativa (HR) - é a relação entre a humidade absoluta
e a quantidade máxima de vapor de água que esse volume pode
conter (Ponto de saturação)
HR= HA x 100
PS
„
Ponto de orvalho -Temperatura para a qual o vapor de água
presente na atmosfera satura o ar e começa a condensar-se. A
temperatura do ponto de orvalho é sempre inferior ou igual à
temperatura do ar.
Exemplo ponto Saturação
„
A quantidade de vapor de água que
o ar pode conter depende da
temperatura a que este se encontra.
Exemplo: A 20ºC
„
O ar atinge o ponto de saturação ou
ponto de orvalho quando a
humidade absoluta for 17,3g/m3.
• A quantidade de vapor de água que o ar pode conter
depende da temperatura a que este se encontra.
Exemplo: A 20ºC
• O ar atinge o ponto de saturação ou ponto de orvalho
quando a humidade absoluta for 17,3g/m3.
• Para valores de humidade inferiores a 17,3g/m3 o ar está insaturado.
• Para valores de humidade superiores a 17,3g/m3 o vapor de água
condensa.
Classificação das Nuvens
Nuvens Altas Nuvens Médias Nuvens Baixas Nuvens Vertical
Cirrus (Ci)
Stratus (St)
Altostratus (As)
Cumulus (Cu)
Cirrostratus (Cs)
Stratocumulus (Sc)
Altocumulus (Ac)
Cumulonimbus (Cb)
Cirrocumulus (Cc)
Nimbostratus (Ns)
6.000 a 18.0002.000
a
8.000
2.000 metros nasPodem alcançar os
metros nas regiõesmetros nas regiões
regiões tropicais e12.000 metros
tropicais e 5.000 atropicais e 2.000 a
nas
latitudes
13.000 metros nas7.000 metros nas
médias
latitudes médias latitudes médias
Nuvens Frequentes
Cirrus
Altocumulus
Stratocumulus
Cirrocumulus
Altostratus Translucidus
Nimbostratus
Cumulonimbos
Cumulus Congestus
Cumulus Mediocris
Nuvens Especiais
Lenticularis - são nuvens de levantamento
orogrâfico que tem uma aparência de lentes. Elas
formam-se quando ar humido passa sobre
montanhas. As vezes, este ar forma-se em ondas.
Nuvens lenticularis formam-se no lado sotavento
das montanhas nas cristas das ondas.
Mammatus - Estas nuvens formam-se em ar
descendente, em contraste da maioria das nuvens discutidas
que formam-se em ar ascendente. Fequentemente, formamse no lado debaixo uma nuven cumulonimbus, e são
observadas geralmente depois da passgem de uma trovoada
severa.
Noctilucentes - formam-se na mesosfera superior, em
altitudes acima de 80 km. Estas nuvens são bem observadas
nas regiões polares durante crepúsculo. Neste tempo, as
nuvens são iluminadas por causa da suas altitudes. Nuvens
noctilucentes parecem como nuvens luminosas contra um
céu escuro
Sistemas Frontais
„
Sistema Frontal - É uma superfície que separa duas massas de ar de
características diferentes, principalmente em temperatura e humidade
(densidades diferentes).
„
É uma linha formada pela intersecção da superfície frontal com a
superfície terrestre ou outra superfície, em qualquer nível. Também é
chamada de uma linha de descontinuidade entre duas massas de ar de
características diferentes.
• Frentes Quentes
• Frentes Frias
• Frentes Oclusas
• Frentes Estacionárias
FORMAÇÃO E EVOLUÇÃO DOS
SISTEMAS FRONTAIS
Frente Quente
„
As frentes quentes movem-se
relativamente
com
pouca
velocidade e, em geral, possuem
declives suaves. O deslizamento
do ar quente sobre o ar frio
produz um sistema de nuvens, o
qual, em alguns casos, pode
estender-se até 1500 Km adiante
da posição da frente na superfície.
„
As nuvens associadas com a
frente
quente
são,
predominantemente,
estratiformes e aparecem na
seguinte seqüência com a
aproximação da frente: cirrus,
cirrustratus,
altostratus
e
nimbostratus.
2
Frente Fria
„
As frentes frias, geralmente,
movem-se mais rápidas e tem um
declive mais acentuado que as
frentes quentes, quando o ar
quente envolvido numa situação
de frente fria é húmido e estável
as
nuvens
são
predominantemente estratiformes
(nimbostratus,
altostratus
e
cirrustratus) com precipitação
moderada. Entretanto quando o
ar quente é húmido e instável (ou
em tendência para ser instável), as
nuvens são predominantemente
cumuliformes e a precipitação é
na forma de chuvas moderadas a
forte.
Frente Oclusa
„
São frentes complexas aonde uma frente fria se encontra com
uma frente quente.
Frente Estacionária
• Em certas ocasiões tanto as frentes frias como as quentes
gradualmente perdem suas velocidades e, por um determinado
período de tempo, não tem um movimento regular perceptível.
Neste momento de movimento retardado, ou de flutuação, elas
são chamadas de "frentes estacionárias".
• O declive, a sequência de nuvens e o tempo associado com as
frentes estacionárias podem ser iguais a uma frente quente ou
uma frente fria ou somente um cinturão de nuvens
cumuliformes, dependendo do recente passado da história da
frente, do contraste de temperatura, através da frente em altura,
da direção dos ventos na vizinhança da frente e assim por diante.
Simbologia das Frentes
Adiabática Seca e Saturada
„
Adiabática Seca – Variação da temperatura com a
altitude duma massa de ar considerando que não existe
condensação nem trocas de energia com o exterior.
Normalmente considera-se 10ºC por cada 1000 metros.
„
Adiabática Húmida ou Saturada – Variação da
temperatura com a altitude duma massa de ar
considerando que existe condensação e não existem
trocas de energia com o exterior. Normalmente
considera-se 6ºC por cada 1000 metros.
Estabilidade e Instabilidade
„
Se o diagrama de estado apresenta um decréscimo de
temperatura superior à adiabática seca temos
instabilidade, caso contrário temos estabilidade
Estabilidade e Instabilidade
„
Na prática é usual fazer uma distinção em 3 estados.
„
Se a razão de descida de temperatura é superior a 10º por
cada 1000 m diz-se que temos uma Super Adiabática
„
Se a razão de descida de temperatura está entre a
adiabática seca e a adiabática saturada temos instabilidade
condicional
„
Se a razão de descida de temperatura está é inferior á
adiabática saturada temos estabilidade absoluta
Diagrama de Estado “Tefigrama”
Nuvens Locais
„
Nuvens de Convecção –
Formam-se pela subida de ar
quente aquecido localmente.
Assumem
normalmente
a
forma dum Cúmulo
„
Nuvens
Orográficas
–
Formam-se devida a uma
elevação no terreno que faz
subir a massa de ar. Assumem
normalmente a forma dum
Cúmulo