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
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
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Olimpíada Regional de Ciências - CDCC - 2006O CLIMA DA TERRA
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
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Idade do Universo
Big-Bang Formaçãoda Terra
TerraAtual
Em torno de 14 a 15 bilhões de anos
4,6 bilhões
“ANO GEOLÓGICO”
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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
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Olimpíada Regional de Ciências - CDCC - 2006O CLIMA DA TERRA OutubroGeológico
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
Temperaturana superfície
da Terra = 50 C
Atmosferacom 1% do
Oxigênio atual
Atmosferaigual à atual
Explosão de Vidana Terra!
~ 4 bilhões de anos passados !
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Olimpíada Regional de Ciências - CDCC - 2006O CLIMA DA TERRA DezembroGeológico
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
Aparecimentodos
DinossaurosAves,Mamíferos
ePlantas
com flores
Extinção dosdinossauros
Símios17:30 Hominídeos23:10 Homo Sapiens23:59 História da Humanidade
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Os parâmetros orbitais que afetam o clima da Terra
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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
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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
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Os elementos do Sol e a atmosfera terrestre
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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
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Estrutura vertical da Atmosfera
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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
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Espectro Solar e Terrestre
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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
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Distribuição global dos desertos
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As circulações atmosféricas
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Calor é transferido das baixas latitudes para as altas latitudes
Balanço de radiação – ondas curtas e ondas longas
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Os jatos polares e subtropicais - correntes muito rápidas de vento
Diretamente associados à posição das Ondas de Rossby
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Latitude0306090 30 60 90
North South
0
1
2
desertsdeserts
Distribuição latitudinal da Precipitação e da Evaporação
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Precipitação anual (mm)
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Os mecanismos que causam o “tempo”
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Frente quente
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Frente fria
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O papel dos oceanos no clima da Terra
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Figure 4.22
Uma circulação de cerca de 2000 anos !
Padrão de circulação oceânica
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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.
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O Clima em escala Regional
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Andagoya, Columbia, 5° N
Clima Tropical
Iquitos, Peru 4° S
Calcutta, India 22.5° N ,
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Clima árido e semi-árido
Berbera, Somalia 10.5° N ,
Alice Springs, Australia 23.5° S ,
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New Orleans, USA 30° N
Latitude Média Úmida
London, England 51.5° N
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Prevendo o tempo e o clima
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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
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Usando o radar meteorológico para monitorar a chuva
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A modelagem numérica de nuvens
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