Unidade 3a - Umidade do Ar e Massas de ar

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A água na atmosfera
 Vapord’água (H2O): Variável atmosférica que se
origina da superfícieterrestre.
 O vapord’água é o principal elemento na formação
das nuvens e das diversas formas de precipitação.
 Fonte: Evapotranspiração
O teor de vapor d´água na atmosfera varia de 0 a 4% do volume de ar.
Isso quer dizer que em uma dada massa de ar, o máximo de vapor
d´água que ela pode reter é 4% de seu volume:
• Caso a umidade corresponda a 0% do volume de ar  AR SECO
•Caso a umidade corresponda a um valor entre 0% e 4% do volume 
de ar  AR ÚMIDO
•Caso a umidade corresponda a 4% do volume de ar  AR 
SATURADO
Ar Saturado: quando a taxa de escape de moléculas de água de uma
superfície líquida para o ar se iguala à taxa de retorno de moléculas de
vapor d´água do ar para a superfície líquida. Essa taxa é dependente
da temperatura do sistema, a qual determina a capacidade máxima de
vapor d´água que o ar pode reter.
Definições
Manômetr 
o
Ar seco
Água
Ar 
Saturado
Ar 
Saturado
14 g de vapor/kg de ar úmido 26,5 g de vapor/kg de ar úmido
A figura a seguir ilustra 
esse processo, mostrando 
um sistema fechado, a 
20ºC, no qual em (a) têm-
se o ar seco. À medida 
que a evaporação ocorre, 
a pressão exercida pelo 
vapor d´água aumenta (b
= ar úmido), até se atingir 
a condição de saturação 
para essa temperatura 
(c). Caso haja o aumento 
da temperatura do 
sistema, a capacidade 
máxima de retenção de 
vapor do ar aumenta, 
como mostra a figura (d).
De acordo com a lei de Dalton, a pressão atmosférica
(Patm) é igual à soma das pressões parciais exercidas por
todos os constituintes atmosféricos. Isso pode ser
representado por:
Patm = PN + PO + ... + PCO2 + PO3 + PH2Ov
Resumindo:
Patm = PAr Seco +PH2Ov
Pressão de Vapor
Umidade relativa
Umidade relativa
 É a razão (para uma dada temperatura do ar, num 
dado momento e numa dada localidade) entre a 
quantidade de vapor d’água contida na atmosfera e a 
quantidade de vapor que o ar poderia suportar se 
estivesse saturado. É expressa emporcentagem.
 A umidade relativa expressa o quanto o ar está 
próximo da sua saturação para uma dada 
temperatura.
A pressão parcial exercida pelo vapor d´água (PH2Ov) é simbolizada
pela letra “e”. Para a condição de saturação, ou seja, para o máximo de
vapor d´água que o ar pode reter, utilizamos o símbolo “es” e para a
condição de ar úmido, ou seja, para a condição real de vapor d´água no
ar, utilizamos o símbolo “ea”. Portanto, para chegarmos à umidade
relativa (UR, em %), teremos a seguinte equação:
UR = (ea / es) * 100
“ea” e “es” são expressos em unidade de pressão (atm, mmHg, mb, hPa 
ou kPa)
1 atm = 760 mmHg = 1013,3 mb = 1013,3 hPa = 101,33kPa
Umidade Relativa
Variação da umidade relativa do ar
 A variação da umidade relativa do ar pode ocorrer 
através de doisprocessos:
 Aumento ou diminuição da temperatura do ar, mantendo-
se a quantidade de vapor d’água e a pressão do ar 
constantes.
 Aumento ou diminuição da quantidade de vapord’água, 
mantendo-se a temperatura do ar e a pressão do ar 
constantes.
 Temperatura do ponto de orvalho: Temperatura do ar 
para a qual a atmosfera atinge o ponto de saturação, 
sendo resfriada mantendo-se a quantidade de vapor 
d’água e a pressão do ar constantes
O gráfico psicrométrico expressa a relação positiva entre a temperatura do ar e
a pressão de vapor, mostrando quanto de vapor o ar pode reter para cada nível
de temperatura do ar. A curva que mostra a relação entre Tar e “es” pode ser
expressa pela seguinte equação:
es = 0,611 * 10 [(7,5*Tar)/(237,3+Tar)] (kPa)
Essa equação é denominada de Equação de Tetens e com ela pode-se
determinar o valor de es para qualquer temperatura do ar. Caso se deseje
calcular es em outras unidades, o valor 0,611 deve ser substituído por 4,58
para mmHg ou 6,11 para milibar (mb). O exemplo a seguir mostra a variação de
es ao longo do dia, representado por dois horários (7h e 14h):
7h  Tar = 16oC  es = 0,611 * 10 [(7,5*16)/(237,3+16)] = 1,82 kPa
14h  Tar = 28oC  es = 0,611 * 10 [(7,5*28)/(237,3+28)] = 3,78 kPa
Além da umidade relativa (UR), o conhecimento da pressão real e de saturação 
de vapor d´água no ar nos fornece outras informações bastante importantes:
Déficit de saturação do ar e = es – ea (kPa)
Temperatura do 
Ponto de Orvalho
Td (ºC) = (237,3 * Log ea(kPa)/0,611) / (7,5 – Log ea(kPa)/0,611)
Razão de Mistura w = (0,622 * ea(kPa)) / (Patm(kPa)– ea (kPa)) (g de vapor / g de ar)
UmidadeAbsoluta UA = 2168 [ea(kPa) / (273 + Ts(ºC))] (g/m3)
Umidade de Saturação US = 2168 [es(kPa) / (273 + Ts(ºC))] (g/m3)
Exemplo: Em uma estação climatológica foram medidas a pressão atmosférica 
em 100 Kpa, a temperatura do ar em 20oC e a temperatura do ponto de orvalho 
em 16oC. Calcular a pressão de vapor de saturação, a pressão de vapor real, a 
umidade relativa do ar, o déficit de saturação, a razão de mistura e as umidades 
absoluta e relativa.
Variação diurna da umidade do ar
 A umidade relativa do ar registra seus menores valores 
diurnos quando a temperatura é máxima. Isto ocorre 
porque o ar quente, expandido, está mais afastado da 
saturação, comportando mais vapor.
 Os maiores valores diurnos de umidade relativa são 
registrados quando a temperatura do ar é mínima,
pois o ar frio, mesmo não retendo muito vapor d’água,
mantêm a atmosfera próxima dasaturação.
Variação temporal da umidade do ar - escala diária
Piracicaba, 14/08/2004
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324
Horário
T
s
 (
 o
C
)
0
20
40
60
80
100
120
U
R
(%
)
Ts 
UR
Piracicaba, 14/08/2004
2,0
2,5
3,0
3,5
1,5
1,0
0,5
0,0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Horário
P
re
s
s
ã
o
 d
e
 v
a
p
o
r 
(k
P
a
)
es 
ea
Variação temporal da umidade do ar - escala anual
J F M A M J J A S O N D
Mês
M
é
d
ia
 m
e
n
s
a
l 
d
a
 U
R
(%
)
Piracicaba, SP
Manaus, AM
Variação Anual da UR (%)
100 
90
80
70
60
50
40
30
20 
10 
Brasília, DF
0
Na escala anual, a UR média mensal acompanha basicamente o regime de chuvas,
pois havendo água na superfície haverá vapor d´água no ar. Observa-se na figura
abaixo que nas três localidades analisadas, a UR média mensal é maior na estação
chuvosa e menor na estação seca. No entanto, em Manaus a UR é sempre maior que
nas duas outras localidades, devido à estação seca ser mais curta e menos intensa.
Em Piracicaba e em Brasília, a UR média mensal é praticamente igual na estação
chuvosa, porém menor em Brasília na estação seca, o que se deve ao fato da
estiagem ser muito mais intensa e prolongada nessa região do que em Piracicaba.
Massas de ar
 “... Porções de ar atmosférico que possuem razoável 
homogeneidade na distribuição das propriedades 
termodinâmicas, notadamente temperatura eumidade.” 
(Oliveira et al., 2001)
PROPRIEDADES
Temperatura
Quente
Fria
Umidade
Seca
úmida
OUTRAS 
CARACTERISTICAS
Profundidade
Rasa 
Profunda
Estabilidade
Estável 
Instável
Massas de ar
 As massas de ar são formadas em regiões específicas denominadas de
regiões fonte, de acordocom as característicasde suas superfícies.
 As principais regiões fontes são aquelas nas quais predominam 
circulações anticiclônicas.
REGIÃO 
GEOGRÁFICA
TIPO DE SUPERFÍCIE
Polar Ártica ou Antártica
Tropical 
Equatorial
Marítima 
Continental
Massas de ar
As principais massas que atuam na América do Sul são:
mE
cE
cT
mT
mP
Equatorial marítima 
(quente e úmida)Equatorial 
continental (quente e
úmida)
Tropical marítima 
(amena e 
condicionadora de 
estabilidade e pouca 
precipitação)
Tropical continental 
(quente e seca)
Polar marítima 
(fria e seca)
Massas de ar
Quando ocorre o encontro de duas massas de ar, elas não se misturam
imediatamente. A massa mais fria (mais densa) é sobreposta pela massa mais
quente (menos densa), formando uma zona de transição, denominadade frente.
Frentes
Frente Fria Frente Quente
Se a massa fria avança em
direção à massa quente, a
frente é denominada FRIA
Se a massa quente avança em
direção à massa fria, a frente é
denominada QUENTE
As frentes frias e quentes ocorrem concomitantemente, variando apenas no espaço.
Frentes fria e quenteno 
Hemisfério Norte
Frentes fria e quenteno 
Hemisfério Sul
Ar Frio
Ar 
Quente
FF
Ar Frio
FQ
Ar Frio
Ar 
Quente
Ar Frio
FQ
FF Ar Frio
Ar 
Quente
A América do Sul, devido ao seu formato, sofre a influência predominante das FFs. As FQs 
situam-se predominantemente sobre o OceanoAtlântico.
A frente fria provoca a ocorrência de chuvas durante a passagem do sistema frontal
e queda na temperatura. A frente quente promovem chuvas amenas antes da
passagem do sistema frontal e logo após aumento da temperatura
Frente fria e quente na Região Sul do Brasil
Observe a FF 
no continente e 
a FQ no 
oceano
Neste detalhe 
vemos as 
chuvas 
provocadas por 
esse sistema 
frontal
A figura a seguir mostra uma frente fria e uma frente quente sobre a região S e SE
do Brasil. A área branca corresponde à nebulosidade, formada devido à ação das
frentes.
Chuvas Frontais ou ciclônicas
Características das 
chuvas frontais
Distribuição: generalizada na região
Intensidade: fraca a moderada, dependendo do tipo 
de frente
Predominância: sem horário predominante 
Duração: média a longa (horas a dias), dependendo 
da velocidade de deslocamento da frente.
Tipos de Precipitação 
Chuvas Orográficas
Ocorrem em regiões onde barreiras orográficas forçam a elevação do ar úmido, provocando
convecção forçada, resultando em resfriamento adiabático.
Chuva Orográfica
Exemplo do efeito 
orográfico na Serra do Mar, 
no Estado de São Paulo
Santos – P = 2153 mm/ano 
Cubatão – P = 2530 mm/ano 
Serra a 350m – P = 3151mm/ano 
Serra a 500m – P = 3387mm/ano 
Serra a 850m – P = 3874mm/ano
S.C. do Sul – P = 1289 mm/ano
Tipos de Precipitação 
Precipitações Convectivas
 Precipitações resultantes da ascensão 
rápida de massas de ar na atmosfera. As 
elevação das massas de arocorre porcausa 
da convecção térmica. Pode formarnuvens 
de grande desenvolvimentovertical.
Chuva Convectiva
Características das 
chuvas convectivas
Distribuição: localizada, com grande variabilidade 
espacial
Intensidade: moderada a forte, dependendo do 
desenvolvimento vertical da nuvem 
Predominância: no período da tarde/início da noite 
Duração: curta a média (minutos a horas)
Precipitação
É a descarga líquida ou sólida que se abate sobre a superfície terrestre, 
resultante da condensação do vapor d’água atmosférico e
coalescência. Formas da precipitação:
 Chuvisco/garoa (0,1