1a prova - AGROMETEOROLOGIA (1)

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PROVA DE AGROMETEOROLOGIA GNE 109, 19/09/2011
1. A OMM estabeleceu um padrão para os horários de leituras dos elementos meteorológicos diários nas estações climatológicas da rede mundial de observações metorológicas. Que padrão é este? De que forma foram definidos os horários de leitura para Lavras-MG com base nesse padrão?
R: Padrão de leitura, que preconiza que as observações meteorológicas sejam realizadas em pelo menos três dos seguintes horários: 6:00, 12:00, 18:00 e 24:00 horas do “Tempo Médio de Greenwich” (TMG) ou (UTC) podendo descartar um horário conforme a conveniência local.. O objetivo é de que em cada horário sejam feitas leituras simultâneas em toda a superfície do globo terrestre. 
Como Lavras se encontra a uma longitude de 45º 00’ W, ou seja à 45º 00’ a oeste de Greenwich (meridiano referencial) e o planeta Terra completa um giro de 360º a cada 24 horas (movimento de rotação – oeste para leste), ou seja 15º por hora, isto evidencia que o fuso horário de Lavras possui um atraso de 3 horas (45º/15o/hora), sendo portanto, 3:00, 9:00, 15:00 e 21:00, os correspondentes horários de leituras para Lavras. Por questões de facilidade operacional descarta-se o horário de 3:00 h.
2. Descreva sobre o psicrômetro presente na Estação Climatológica Principal destacando: como é composto este instrumento, princípio de funcionamento, instalação, horário (s) de leitura e qual a sua utilidade?
R: É um conjunto de dois termômetros de mercúrio, simples (sem estrangulamento), instalados na posição vertical, sendo que um dos termômetros tem o seu bulbo envolto por uma “gaze” ou cadarço de algodão, cuja outra extremidade se encontra em um recipiente contendo água, de tal forma que devido à ascensão capilar da água, o bulbo é mantido sempre úmido. Este termômetro é denominado termômetro de bulbo úmido e o outro termômetro de bulbo seco. Estando o ar não saturado, ocorrerá evaporação de água a partir do bulbo úmido. Como a evaporação é um processo que consome energia, esta energia será retirada do sistema onde está o bulbo, fazendo com que o termômetro apresente temperatura menor que o termômetro de bulbo seco. Esta diferença psicrométrica será tanto maior quanto menor for a umidade relativa do ar. Assim, a leitura do psicrômetro nos dá condições para quantificarmos o vapor d’água presente na atmosfera. As leituras são realizadas nos três horários diários. 
3. Um produtor rural tem um canteiro em sua propriedade em Lavras, MG, o qual produz diversas culturas agrícolas o ano inteiro. Ele deseja construir um galpão com altura de 6m para armazenar seus produtos próximos a este canteiro. A que distância o galpão deverá ser construído para que não haja sombreamento em nenhuma parte do canteiro em nenhuma época do ano ao meio dia solar?
R: tg 23º27’ = x / 6
 x = 1,48m
	O galpão deverá ser construído a uma distância de 1,48m do canteiro.
4. Explique o que seja “declinação solar”, destacando a razão de sua ocorrência e a sua influência na distribuição de energia solar sobre o planeta Terra durante o ano.
R: A declinação do Sol (δ) é o ângulo formado por uma linha imaginária ligando o centro da Terra ao centro do Sol (denominada linha da eclíptica) com o plano do equador, tendo valores entre - 23º 27’ Sul e +23º 27’ Norte. O plano do equador terrestre faz com o plano da eclíptica um ângulo praticamente invariável de 23º 27’, ou seja, o eixo de rotação da Terra também possui esta mesma abertura angular com a normal (perpendicular) ao plano da eclíptica, podendo isto ser chamado de obliquidade da eclíptica. Esta obliquidade associada ao movimento de translação da Terra causa a impressão do movimento do Sol na direção Norte-Sul ao longo do ano, criando assim, o que se chama de declinação do Sol. Assim, em qualquer momento, uma parte do planeta estará mais diretamente exposta aos raios do Sol do que outra.De modo geral, portanto, conclui-se que os fatores determinantes das declinação solarsão: - O movimento de translação - A inclinação do eixo da Terra.
5. Descreva detalhadamente a lei de Lambert, fazendo gráficos e associe-a com a distribuição de energia solar na Terra.
R: A quantidade de energia incidente (Iz) em uma superfície inclinada é igual à mesma quantidade de energia incidente na superfície normal a esta energia (In) multiplicada pelo cosseno do ângulo de inclinação (Z) que Iz faz com In. Esta lei explica as variações nas quantidades de energia interceptadas nas diferentes latitudes da superfície terrestre. Iz = In.cosZ
A quantidade de radiação interceptada por unidade de área e tempo é menor pela manhã e à tarde, também chamado de efeito cosseno.
6. Explique a lei de Planck para um corpo emitindo energia a 6000 K e outro a 300 K, complementando com ilustrações. Destacar a predominância de comprimentos de onda emitidos e em qual corpo se observa a emissão de comprimento de ondas na faixa do visível.
R:
??????
A lei de Planck descreve a intensidade ou radiância emitida por um corpo negro em equilíbrio térmico (a radiância espectral de um corpo negro) dada uma temperatura. Para um corpo emitindo energia a 6000 K, predomina um comprimento de onda bem menor do que o comprimento de onda emitido correspondente à energia de 300 K. O olho humano é sensibilizado pela radiação na faixa dos comprimentos de ondas de 0,36 a 0,76 μm, faixa essa denominada região visível. Abaixo de 0,36 μm é denominada radiação ultravioleta e, acima de 0,76 μm, de radiação infravermelha. Logo, observamos a emissão de comprimentos de ondas na faixa do visível no corpo que emite energia a 6000 K.
7. Em certo ambiente foi colocado um termohigrógafo e obteve-se as seguintes leituras: umidade relativa = 75% e temperatura do ar = 18ºC. Pede-se
a) A quantidade de vapor d’água por unidade de volume no ambiente; umidade atual (Ua) = mv/V
Ur = Ua/Us → 0,75 = Ua / 0,01538 → Ua = 0,01154 kg/m3
Us = 2,169.es / T = 2,169 . 2,0639 / 18 + 273 = 0,01538 kg/m3
b) A pressão atual do vapor d’água; ea = 
Ua = 2,169 . ea/ T
0,01154 = 2,169 ea / (18 + 273)
ea = 1,54824 kPa
 
c) Qual a quantidade máxima de vapor d’água possível de ser adicionado ao ar para torna-lo saturado? es
es = 0,6108 . 10 ^ 0,52879 = 2,0639 kPa
8. Explique por que quando sopramos os óculos com a boca aberta, estes embaçam rapidamente.
R: O ar que sopramos está saturado de vapor d’água, que é condensado em razão da diferença de temperatura entre as lentes dos óculos (menor) e a temperatura do ar que sopramos (maior). Quando as moléculas da água vaporizada (estado gasoso) são condensadas (Liquido) elas se agregam ao vidro, tornando-o translúcido, pois a superfície torna-se irregular. O embaçamento ocorre do lado da lente em que a temperatura é maior. A temperatura de arrefecimento onde ocorre a condensação do vapor de água é chamada de temperatura do ponto de orvalho. 
PROVA DE AGROMETEOROLOGIA GNE 109, 01/07/2013
1. Sobre o evaporímetro de Pichê, pode-se dizer que: é um instrumento medido do poder evaporante do ar.
2. Sobre o termômetro de máxima existente numa Estação Climatológica sabe-se: possui um estrangulamento no tubo capilar logo acima do bulbo para que a coluna que a coluna de mercúrio não retorne ao bulbo com a diminuição da temperatura do ar, mede a temperatura máxima do ar no padrão meteorológico.
Termômetro de mínima: o líquido sensor é o álcool, possui o bulbo em “U” para que esse tenha maior área em contato com o ar por causa da baixa densidade do álcool se comparada com a de mercúrio.
3. Sobre o psicrômetro sabe-se que:
I – É instalado dentro do abrigo meteorológico de uma Estação Climatológica;
II – É composto por dois termômetros de mercúrio dispostos verticalmente um ao lado do outro;
III – É possível identificar as propriedades relativas à umidade do ar com a leitura;
IV – Um dos termômetros tem o seu bulbo umedecido por água.
4. Sobre a unidade “mm” podendo raramente expressar-se em múltiplos para quantificar a precipitação pluvial e/ou evaporação, ela é interpretada comosendo:
I – O equivalente à altura da lâmina d’água formada despejando-se 1L sobre a área impermeável de 1m².
II – Um volume d’água correspondente a 10m²/ha.
1ha – 10000m², 1L – 1m²
		 x – 10000m² (1ha) x = 10000L/ha = 10m³/há
III – Caso ocorra durante 3 dias consecutivos uma precipitação média de 20mm.d-1 sobre uma área gramada de 50m.50m, o volume de água interceptado será de 150000L.
20mm.d-1 x 3 dias = 60mm/3 dias = 60L/m²
50 x 50 = 2500m²
60L/m² x 2500m² = 150000L
5. Corrija:
Em razão da inclinação que o eixo terrestre faz uma linha imaginária perpendicular ao chamado Plano da Eclíptica (plano que contém o movimento de rotação TRANSLAÇÃO da Terra) associada ao movimento de translação da Terra, cria-se a impressão de que o sol se movimenta ao longo do dia ANO para um ponto fixo na Terra. À essa movimentação do Sol dá-se o nome de declinação solar, formando um ângulo vertical ao longo do ano, que corresponde a linha imaginária que une o centro do Sol e o centro da Terra (denominada linha da eclíptica) com o Plano da Eclíptica EQUADOR,tendo valores entre 23º27’S e 23º27’N.
6. O balanço de radiação sobre a superfície terrestre vegetada (ou não) (Rn) consiste na energia radiante que fica disponível nos processos físicos e vitais sobre o ambiente podendo ser assim expresso. Da radiação solar que atinge o limite superior da atmosfera, Ra (radiação total ou radiação na ausência da atmosfera), somente parte consegue atingir a superfície em razão dos processos de absorção e reflexão atmosférica. A radiação que atinge a superfície é denominada radiação solar incidente à superfície Rs. A radiação solar Rs é composta pela radiação difusa e radiação direta. A radiação direta é aquela que atinge a superfície da Terra sem ser interceptada por nuvens ou espalhada pela atmosfera (é a radiação que caracteriza a sombra dos objetos). A radiação difusa é a espalhada na atmosfera sofrendo vários desvios no seu percurso (é a radiação que permite a claridade mesmo na sombra durante o dia). Da quantidade Rs que atinge a superfície parte é emitida de volta REFLETIDA para a atmosfera em razão da refletividade PODER REFLETOR da superfície (ALBEDO), tendo assim no saldo o balanço de ondas longas CURTAS (Rns). Dai, esse saldo de radiação é absorvido pela superfície tornando-a refletora e com a contra-radiação atmosférica à absorção de energia pela superfície surge o balanço de ondas curtas LONGAS (Rb) (que são emitidas). Por fim, somando os balanços de ondas curtas e longas, tem-se o balanço total de radiação junto à superfície terrestre a radiação líquida Rn. Rn = Rns + Rb = Rs + rRs + (- Rb) = (1 – r)Rs – Rb
	
7. Dado um registro de termohigrógrafo e sabendo-se que acabou a tinta do registro de Umidade Relativa às 3h, resolva:
a) Calcular para 3:00, 6:00 e 9:00: ea, es, Ua, Us, Tpo e UR, considerando não ter ocorrido evaporação até 9:00,
3:00 = Ar saturado = UR = 100%; Tpo = 12ºC; Ts = Tu = 12ºC; ea = es, Ua = Us.
	es = 0,6108*10^(7,5*12/(237,3+12)) = 1,40 kPa = ea
	Ua = Us = 2,169*1,4/(12+273) = 0,0106 kg/m³
6:00 = ar saturado, com o ar descartando vapor d’água = UR = 100%; Tpo = 8ºC; ea = es. Ua = Us
	es = 0,6108*10^(7,5*8/(237,3+8)) = 1,07 kPa = ea
	Ua = Us = 2,169*1,07/(8+273) = 0,008 kg/m³
9:00 = ar saturado, sem evaporação(orvalho formado às 6:00 não evapora) = UR = 100%; Tpo = 8ºC; es = es(6h). Ua = Us.
	es = 0,6108*10^(7,5*8/(237,3+8)) = 1,07 kPa
	ea = es (3h,12ºC) = 1,4 kPa
	Us = 2,169*1,07/(8+273) = 0,008 kg/m³, para ar saturado, Us = Ua
	UR = 100%
b) Houve condensação? Sim, a partir de 3:00 até 6:00 houve a formação de orvalho.
c) Se concluir que houve orvalho formado, considere que 60% deste orvalho se evapore e então calcule a UR às 9:00.
Ua = Ua(6h) + 0,6*0,008 = 0,0128 kg/m³
Us = Us(3h,12ºC) = 0,0106 kg/m³
UR = 0,0128*100/0,0106 = 120% = 100%
d) Semelhante ao item c, considere que todo orvalho evapore.
UR = 100%
8. Uma amostra de ar úmido encontra-se à temperatura de 25ºC e a sua Tpo é 17ºC. Calcule a quantidade de vapor d’água presente nesta atmosfera e a respectiva umidade.
Tpo = 17ºC
es = 0,6108*10^(7,5*25/(237,3+25) = 3,17 kPa
Us = 2,169*3,17/(273+25) = 0,023 kg/m³
es = 0,6108*10^(7,5*17/(237,3+17) = 1,94 kPa = ea
Us = 2,169*1,94/(273+17) = 0,0145 kg/m³ = Ua
ea = 
9. Calcule a duração astronômica do dia na cidade de Lavras no solstício de verão para o hemisfério norte e os horários de nascer e pôr do sol.
Lavras: 21º14’W
Declinação = + 23º27’
H = arccos (-tanϕ * tanδ) = arccos (-tan (-21º14’) * tan 23º27’) = 80,297º
N = 2H/15 = 2*80,297/15 = 10,706º = 10º42’23’’ = 10 horas 42 minutos e 23 segundos
Horário de nascer do sol = 12 – N/2 = 12 – 10,706/2 = 6h 38min 49s
Horário de pôr do sol = 12 + N/2 (horas) = 17h 21min 11s