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Domínios e Paisagens Domínios e Paisagens BiogeográficosBiogeográficos
Talassociclo - O balanço de Talassociclo - O balanço de calor nos oceanoscalor nos oceanos
Prof. Dr. Dakir Larara
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Sumário da aula
• Introdução
• O Balanço de calor oceânico
• As variáveis do balanço de calor oceânico
• Distribuição Geográfica do balanço de calor
• Transporte meridional da calor e água doce
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Introdução• Cerca de metade da luz solar que chega no planeta é absorvida pelos oceanos e pela terra
• Apenas 1/5 da luz solar disponível é diretamente absorvida pela atmosfera
• Do calor armazenado pelos oceanos: i) uma grande parte é liberada localmente para a atmosfera (principalmente sob a forma de evaporação e radiação infra-vermelho) e ii) outra parte é transportada pelas correntes para outras áreas (e.g. altas latitudes durante o inverno)
• O calor armazenado nos oceanos é um importante moderador do clima
• O transporte de calor não é estacionário. Desta forma, as variações no balanço de calor e transporte associado, são importantes no entendimento das variações climáticas
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O balanço de calor oceânico
• As trocas de calor na superfície dos oceanos são o resultado de uma falta de balanço entre aquilo que entra e o que sai da superfície oceânica. Isto é chamado de fluxo de calor
• Estes trocas ocorrem geralmente na superfície, sendo que os fluxos de sub-superfície são geralmente bem menores
• Em termos globais, os fluxos devem ser balanceados, caso contrario, ocorreria um aquecimento ou um resfriamento dos oceanos
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O balanço de calor oceânico
• Os principais termos do balanço de calor incluem:
Insolação (QOC ou QSW): fluxo de luz solar incidente no oceano
Radiação infra-vermelha líquida (QOL ou QLW): fluxo líquido de radiação infra-vermelho do oceano
Fluxo de calor sensível (QS): devido a variação de temperatura
Fluxo de calor latente (QL): devido a troca de estado (líquido para gasoso e vice-versa)
Advecção (QV): devido às correntes
VSLOLOCT QQQQQQ Watts/m2
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Variação de temperatura do ar aumenta a medida que se afasta da costa, podendo chegar a 60C na
Sibéria
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As variáveis do balanço de calor
• Fatores que influenciam a insolação:
– Altura do sol acima do horizonte (latitude, estação, período do dia)
– Comprimento do dia (estação, latitude)
– Atenuação atmosférica (nuvens, poeira, aerossóis)
– Refletividade da superfície (ângulo de incidência do sol e rugosidade da superfície)
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Média mensal da insolação em um dia limpo, durante o ano de 1989, e com base em dados do International Satellite Cloud Climatology Project
Variação da média anual: 30W/m2 < QOC < 260W/m2
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• Fatores que influenciam a radiação infra-vermelha líquida:
– Espessura e altura das nuvens e quantidade de vapor atmosférico (quanto mais úmido, menor a quantidade de calor que volta para a atmosfera)
– Temperatura da água (quanto maior a temperatura maior a irradiação)
– Cobertura de gelo e neveVariação da média anual: - 60 W/m2 < QOL < - 30 W/m2
• Fatores que influenciam o fluxo de calor latente:
– Vento (aumento do vento aumenta a evaporação)
– Umidade relativa do ar (ar seco aumenta a evaporação)
Variação da média anual: - 130 W/m2 < QL < - 10 W/m2
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• Fatores que influenciam o fluxo de calor sensível:
– Vento
– Diferença de temperatura na interface ar-mar
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Distribuição geográfica do balanço de calor
Média anual e global da distribuição de 100 unidades de radiação solar entrando no topo da atmosfera. Os fluxos de radiação solar aparecem à esquerda, radiação infra-vermelho no meio e fluxos de calor sensível e latente a direita.
Balanço de radiação solar (Total = 100)
Espalhado ou refletido para o espaço (7+16+8)
Absorvido pela atmosfera (17+3) Absorvido pela sup. da Terra (49)
Balanço de radiação na sup. Terra (Total = + 30)
Esfriamento por radiação infra-vermelha (95-114)
Aquecimento Solar (49)
Balanço de radiação na atmosfera (Total = - 30)
Esfriamento por radiação infra-vermelha (-40-20-9+114-95)
Aquecimento Solar (20)Transferência de calor
(Total = 30)Calor sensível (7) Calor latente (23)
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Distribuição geográfica do balanço de calor
(a) Média zonal dos termos na transferência de calor para o oceano(b) Fluxo de calor líquido sem a limitação devido ao transporte de calor e água
doce e com a limitação
(a)
(b)
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Distribuição geográfica do balanço de calor
QOC com base na reanálise do ECMWF (40 anos)
< nuvens > QOC (+ da atmosfera para o oceano)
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Distribuição geográfica do balanço de calor
Animação de QOC com base na reanálise do ECMWF
http://geography.uoregon.edu/envchange/clim_animations/
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Distribuição geográfica do balanço de calor
QOL com base na reanálise do ECMWF (40 anos)
< nuvens > QOC (- do oceano para a atmosfera)
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Distribuição geográfica do balanço de calor
Animação de QOL com base na reanálise do ECMWF
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Distribuição geográfica do balanço de calor
QL com base na reanálise do ECMWF (40 anos)
QL é dominado por evaporação na região do Alísios (- do oceano para a atmosfera)
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Distribuição geográfica do balanço de calor
Animação de QL com base na reanálise do ECMWF Importante: neste gráfico, os valores + são do oceano para
a atmosfera
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Distribuição geográfica do balanço de calor
QS com base na reanálise do ECMWF (40 anos)Influenciado pela diferença de temperatura na interface
QS é dominado pelas massas de ar frio dos continentes (- do oceano para a atmosfera)
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Distribuição geográfica do balanço de calor
Animação de QS com base na reanálise do ECMWFImportante: neste gráfico, os valores + são do oceano
para a atmosfera
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Distribuição geográfica do balanço de calor
Q com base na reanálise do ECMWF (40 anos)
Q é + na região equatorial e – região da Ásia e Correntes Quentes (+ da atmosfera para o oceano)
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Distribuição geográfica do balanço de calor
Animação de Q com base na reanálise do ECMWF Importante: neste gráfico, os valores - são da atmosfera para
o oceano
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Transporte meridional de calor
• A Terra ganha calor na atmosfera tropical e perde calor na atmosfera polar• Tanto a atmosfera como o oceano tem que transportar calor das regiões de baixa latitude para as regiões de alta latitude, para que exista um equilíbrio.
Transporte de calor pelos oceanos
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Distribuição geográfica do balanço de água
E-P (mm/dia) com base na reanálise do ECMWF (40 anos)
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Distribuição geográfica do balanço de água
P-E (mm/mês) com base na reanálise do ECMWFImportante: as unidades são diferentes do gráfico anterior