aula 1 Climatologia

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Climatologia / Aula 1 - A atmosfera da Terra
· Introdução
É fundamental compreender os fenômenos climatológicos para a análise geográfica-ambiental do espaço em que a sociedade está inserida.
Nesta aula, identificaremos as características da atmosfera em que os fenômenos meteorológicos ocorrem. Neste contexto, discriminaremos os conceitos de clima e tempo, e compreenderemos a composição e a estrutura vertical da atmosfera.
Por fim, explicaremos a formação da camada de Ozônio, sua importância para a humanidade e sua histórica degradação, identificando as formas de redução dos impactos ambientais das atividades antrópicas nesse elemento natural.
· Objetivos
Esclarecer os conceitos de tempo e clima.
Identificar os principais componentes presentes na atmosfera.
Discutir as características das camadas atmosféricas.
Analisar a ocorrência da degradação da Camada de Ozônio.
· Créditos
Mônica Veiga
Redator
Carolina Burgos
Designer Instrucional
Eduardo Trindade
Web Designer
Rostan Luiz
Desenvolvedor
· INTRO
· OBJETIVOS
· CRÉDITOS
· IMPRIMIR
Tempo e clima
Há muito tempo o homem tem consciência da presença da camada de ar que envolve o planeta Terra. Essa camada é chamada de atmosfera e é associada à força da gravidade terrestre.
A atmosfera é formada por um conjunto de gases que tem grande movimentação espacial e temporal. Ela pode ser fria, quente, densa, leve, poluída, límpida. Quando fazemos uma descrição da atmosfera, precisamos analisar itens como temperatura, pressão e umidade.
Você já reparou que, às vezes, chove no bairro em que você mora e não cai uma gota de água no local onde você trabalha? E a temperatura? Você sai com uma roupa leve e, ao longo do dia, a atmosfera sofre resfriamento e você volta para casa com frio. O que são essas alterações da atmosfera? Uma condição meteorológica ou climática? Como diferenciar o tempo do clima?
 De acordo com Almeida (2016), o tempo meteorológico é, na realidade, algo que varia muito sobre a face da Terra. O tempo é a soma total das condições atmosféricas de um local e do tempo cronológico.
Vamos escutar a previsão do tempo para um dia, na Região Sudeste do Brasil?
O áudio foi produzido pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, e uma de suas atribuições é fazer a previsão do tempo.
Almeida (2016) afirma que, com a descrição do clima, pode-se prognosticar as condições predominantes do tempo, ou seja, as mais prováveis de ocorrerem e, consequentemente, quais atividades relacionadas às atividades agrícolas, pecuárias, de turismo e outras têm maior possibilidade de êxito.
Na Figura 1, observe os gráficos A e B.
Qual deles pode ser considerado indicativo de tempo e qual é indicativo de clima?
Gráficos de Temperatura e Média mensal de chuva no Rio de Janeiro.
Fonte dos dados: Instituto Nacional de Meteorologia. Elaborado pela autora
Repare que o gráfico A indica a temperatura média de uma série de trinta anos, por isso, é chamada de normal climatológica . É indicativo de clima.
Vamos ler o gráfico?
A temperatura média, em julho, no Rio de Janeiro, é de, aproximadamente, 21ºC. Houve necessidade de se avaliar trinta anos para se chegar até esse resultado médio climático. O gráfico B apresenta um dado meteorológico. A média de chuva, no Rio de Janeiro, apenas no ano de 1999.
Composição da atmosfera
Você sabia que a atmosfera é constituída por gases? É uma fina camada de gases, sem cheiro, sem cor e sem gosto. Vamos entender a sua composição, no gráfico da Figura 2.
Figura 2
Distribuição dos principais gases na atmosfera terrestre. Elaborado pela autora.
A maior parte da massa atmosférica é constituída por dois gases majoritários (N2 e O2), embora existam muitos constituintes ocupando um diminuto volume.
Entre os componentes do ar atmosférico, Nitrogênio, Oxigênio, Hélio e os Gases raros Argônio (Ar), Criptônio (KR), Neônio (Ne) e Xenônio (Xe) são elementos que não variam.
O vapor-d’água (H2O), Dióxido de Carbono (CO2), Ozônio (O3), Dióxido de Enxofre (SO2), Metano (CH4) e Cloreto de Sódio podem variar de acordo com vários fatores, inclusive temperatura, pressão e fontes de emissão.
Você sabe diferençar um átomo de uma molécula?
Observe a Figura 3.
Figura 3
Diferença entre átomo e molécula. Elaborado pela autora.
O Nitrogênio é o constituinte mais abundante da atmosfera, mas, desempenha um papel pouco relevante, em termos químico ou energético, perto da superfície da Terra, onde o gás atua mais como reservatório de calor e serve para compor as propriedades físicas do ar.
Na alta atmosfera, o Nitrogênio pode contribuir para reter os raios ultravioletas, absorvendo a sua energia radiante.
Você conhece a importância dos outros gases?
O Oxigênio é essencial para a respiração dos seres vivos e para a criação do Ozônio, gás que contribui para a proteção contra os raios ultravioletas originários do sol. Durante a respiração, os átomos de Oxigênio se combinam com átomos de hidrogênio, formando moléculas de água.
Na alta atmosfera, a molécula de Oxigênio, ao absorver grande quantidade de energia ultravioleta, dissolve-se e, após a sua reorganização, pode gerar o gás Ozônio (O3), muito importante para reter os raios UV e proteger os seres vivos no Planeta. Nas proximidades dos 30km de altitude o gás Ozônio alcança grande concentração, mas tem baixa concentração perto da superfície terrestre (Troposfera).
A concentração de Ozônio pode aumentar perto de aglomerados industriais ou perto de locais com grande quantidade de queima de combustíveis fósseis, o que significa que a área que essa área de ocorrência pode ser considerada poluída.
O vapor-d’água é a denominação para o estado gasoso da água e é encontrado em grande quantidade na baixa atmosfera. Ele atua na atmosfera como agente termorregulador, ou seja, o gás participa dos processos de absorção e emissão de calor. É como se fosse um veículo de energia ao transferir calor latente de evaporação, de um local para outro.
Figura 4
Demonstração de Calor latente. Elaborado pela autora.
De acordo com Almeida (2016), o vapor-d’água é o único constituinte da atmosfera que muda de estado em condições naturais. Ou seja, passa de gás para água líquida ou água sólida (gelo). Por isso, é o responsável pela origem das nuvens e por uma extensa série de fenômenos atmosféricos importantes (chuva, neve, orvalho etc.).
A concentração de vapor-d’água na atmosfera é bem pequena (máximo de 4%), em comparação com o Oxigênio e o Nitrogênio, mas varia no espaço e no tempo com muita velocidade. Por isso, pode chover apenas em algumas localidades na cidade. De forma geral, ele sofre redução em sua quantidade com a altitude, ou seja, quanto mais alto, menos vapor-d’água tem a atmosfera.
O dióxido de carbono (CO2) está presente em pequenas proporções na atmosfera, e é essencial como termorregulador, tal como o vapor-d’água. O gás absorve um tipo específico de ondas radiantes na atmosfera e retém o calor no planeta, contribuição para o equilíbrio térmico da Terra. Desde a Primeira Revolução Industrial, a emissão desse gás na atmosfera tem crescido, contribuindo para a potencialização de sua ação e intensificando o efeito estufa.
Vapor-d’água, Dióxido de carbono, gás Metano e Clorofluorcarboneto são importantes gases que têm efeito termorregulador e têm contribuído para a intensificação do efeito estufa que resulta no aquecimento global.
Estrutura vertical
A atmosfera não é um corpo único, sem variação ao longo de sua altura. Muitos especialistas gostam de nomear cada uma das camadas da atmosfera, para melhor compreender a composição, as características e sua importância para a ciência e o homem moderno. Cada uma dessas camadas tem a sua própria temperatura. Vamos entender como funciona?
Quanto mais próximo da superfície terrestre, maior é temperatura da camada de ar, uma vez que essa recebe o calor após os raios solares refletirem-se na superfície da Terra. Portanto, quanto mais longe da maior superfície terrestre, menor é a temperatura. Por isso, lugares com grandes altitudes são mais frios que aqueles localizados nasplanícies.
Visualize o que estudamos no Gráfico 1:
De acordo com Varejão-Silva (2016), em termos médios para todo o planeta, a temperatura do ar diminui, com a altitude, cerca de 6,5°C km-1 na Troposfera.
Mas, então, por que a temperatura pode aumentar, com a altitude, em alguns lugares da atmosfera?
A Troposfera é a camada mais próxima da superfície terrestre e se estende até a aproximadamente 12km. Nessa camada acontecem os fenômenos atmosféricos mais importante para nós, como chuva, furacões, ventanias, arcos-íris, raios, entre outros. A camada contém cerca de três-quartos do vapor-d’água de toda a atmosfera e é onde respiramos a poluição.
No topo da Troposfera, fica a Tropopausa, onde as temperaturas são mais baixas, seguindo o curso normal de redução de temperatura ao longo da altitude. É na Tropopausa que acontece uma inflexão importante na tendência térmica. A partir dela, há um gradual aumento da temperatura da atmosfera, que acontece na camada seguinte, a Estratosfera.
Qual seria o motivo?
Nessa camada, concentra-se o Ozônio (O3), o gás fundamental que absorve os raios solares ultravioletas, o que provoca o seu gradual aquecimento. Pode-se dizer que a estratosfera tem sua própria fonte de calor.
A última camada da atmosfera terrestre é chamada de Termosfera e se localiza para além dos 90 km de altitude, onde a temperatura volta a aumentar. Como afirma Ayoade (2003), a temperatura sofre aquecimento por causa da absorção da radiação ultravioleta pelo Oxigênio atômico.
 A terceira camada é a Mesosfera. A situação térmica volta se inverter e retorna à condição de redução com a altitude. No seu topo (na Mesopausa), pode-se observar o limite mínimo de temperatura de toda a atmosfera, com quase noventa graus negativos. É uma camada com poucos gases e que "contém uma pequena parte de Ozônio e vapores de sódio, os quais desempenham um importante papel nos fenômenos luminosos da atmosfera” (DOMINGUEZ, 1979, p.87).
Por fim, o que entendemos sobre as diferentes camadas da atmosfera?
Que há três camadas mais ou menos quentes, separadas por duas camadas mais frias e a transição entre elas são representadas por camadas que chamamos de “pausas”.
Degradação da camada de Ozônio
Há muita discussão sobre a camada de Ozônio e sua destruição ao longo do tempo.
Para entendê-la, é necessário responder a algumas perguntas:
Como ela é constituída?
Que elementos contribuem para a sua degradação?
Espacialmente, ela tem estreitamento, no entorno do planeta?
Qual a sua importância?
Assista ao vídeo Buraco na Camada de Ozônio, do Ministério da Educação, que responde a todas essas perguntas.
Animação original possui interação. Acesse este link para conferi-la na íntegra.
Com o vídeo, compreendemos que os compostos de cloro e flúor, ao se combinarem com a molécula de Ozônio (O3) a decompõe, retirando sua função de proteção contra os raios ultravioleta. É fundamental a sua conservação. Algumas ações já foram realizadas nesse sentido.
O estreitamento da camada de Ozônio foi identificado nos anos 1980 e na década seguinte; discussões de âmbito internacional resultaram, em 1987, no Protocolo de Montreal sobre Substâncias que Destroem a Camada de Ozônio. É um documento internacional, um tratado assinado por grande parte dos países do globo, impondo um conjunto de ações que objetivaram reduzir a produção e o consumo das Substâncias que Destroem a Camada de Ozônio (SDOs) até sua total eliminação.
O Brasil aderiu ao Protocolo de Montreal por meio do Decreto nº 99.280, de 06 de Junho de 1990. De acordo com o Minsitério do Meio Ambiente (2017), em 2007, foi lançado o Programa Brasileiro de Eliminação dos HCFCs (PBH), que contempla a estratégia de controle, redução e eliminação dos HCFCs e as atividades e metas foram divididas em três etapas (Tabela 1).
Tabela 01: Cronograma de eliminação do consumo dos HCFCs no Brasil.
*Linha de Base: média do consumo de HCFCs de 2009 e 2010
** Projeção de parcela da linha de base a ser eliminada
Fonte: Brasil (2017)
Em 2015, havia uma meta de redução de 16,6% em comparação ao que foi consumido nos anos de 2009 e 2010. Muito mais do que a meta desenvolvida pelas Nações Unidas para os países em desenvolvimento, de 10%.
O Brasil conseguiu ultrapassar a meta global porque, nos últimos anos, a estratégia nacional teve como foco a conversão do uso de 220,3 toneladas de gases HCFC por alternativas mais sustentáveis.
Atividade
O entendimento das diferenças entre clima e tempo é fundamental para a análise geográfica. Observe o gráfico a seguir, que apresenta a normal de precipitação do bairro de Bangu, na Zona Oeste do Rio de Janeiro, entre os anos de 1961 e 1990. Neste caso, a figura apresenta o clima ou o tempo da localidade?
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Exercícios
Questão 1: Leia o texto a seguir.
"A atmosfera é o conjunto de gases, vapor-d'água e partículas, constituindo o que se chama ar, que envolve a superfície da Terra. Não existe um limite superior para a atmosfera, no sentido físico, verificando-se apenas uma progressiva rarefação do ar com a altitude" (VAREJÃO-SILVA, 2016).
A atmosfera é uma fina camada de gases, sem cheiro, sem cor e sem gosto onde há presença de inúmeros gases. Entre esses elementos, não está presente na atmosfera naturalmente:
a) Vapor da água.
b) Dióxido de Carbono.
c) Nitrogênio.
d) Ozônio.
e) Monóxido de Carbono.
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Questão 2: A Atmosfera terrestre pode ser compreendida a partir da diferenciação de suas camadas. Aquela que é a mais próxima da superfície terrestre e onde acontece a maior parte dos fenômenos atmosféricos é denominada de:
a) Troposfera.
b) Estratosfera.
c) Exosfera.
d) Mesosfera.
e) Ionosfera.
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Questão 3: Leia o texto a seguir:
“Graças às propriedades radiativas que o Ozônio possui, ele se torna um dos mais importantes gases da atmosfera terrestre. A importância se dá por absorver parte da radiação ultravioleta, impedindo assim que esta radiação letal chegue à superfície da Terra, o que provocaria a morte de organismos unicelulares (algas, bactérias, protozoários) e de células superficiais de plantas e animais” (ALMEIDA, 2016).
Qual o principal gás que causa a destruição da camada de Ozônio?
a) Clorofluorcarboneto (CFC).
b) Dióxido de Carbono (CO2).
c) Monóxido de Carbono (CO).
d) Vapor da água (H2O).
e) Dióxido de Nitrogênio (NO2).
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Referências
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Referências desta aula
· ALMEIDA, Hermes Alves de. Climatologia aplicada à Geografia. Campina Grande: EDUEPB, 2016. Livro Eletrônico.
AYOADE, John. Introdução à climatologia para os trópicos. Rio de Janeiro: Bertrand Brasil, 2003.
BRASIL. Ministério da ciência e Tecnologia. Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais. Disponível em http://www.cptec.inpe.br/. Acesso em 19 ago. 2017.
BRASIL. Ministério da Ciência e Tecnologia. Instituto Nacional de Pesquisas Especiais. Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos. Interrelação do Relevo e Clima. Disponível em http://videoseducacionais.cptec.inpe.br/. Acesso em 19 ago. 2017.
BRASIL. Ministério da Educação. Buraco na Camada de Ozônio. Disponível em http://objetoseducacionais2.mec.gov.br/bitstream/handle/mec/2058/open/file/10_buraco_na_camada_de_ozonio.html?sequence=9&eventSource=2. Acesso em 19 ago. 2017.
BRASIL. Ministério do Meio Ambiente. Brasil bate meta de redução de emissão de gases nocivos. Publicado: 17/09/2015. Disponível em http://www.mma.gov.br/clima/protecao-da-camada-de-ozonio/acoes-brasileiras-para-protecao-da-camada-de-ozonio/programa-brasileiro-de-eliminacao-dos-hcfcs-pbh. Acesso em 23 ago. 2017.
BRASIL. Ministério do Meio Ambiente. Programa Brasileiro de Eliminação dos HCFCs PBH. Disponível em http://www.mma.gov.br/clima/protecao-da-camada-de-ozonio/acoes-brasileiras-para-protecao-da-camada-de-ozonio/programa-brasileiro-de-eliminacao-dos-hcfcs-pbh. Acesso em 23 ago. 2017.
BRASIL. Presidência da República. Casa Civil. Decreto n° 99.280, de 06 de Junho de 1990. Disponível em http://www.planalto.gov.br/ccivil_03/decreto/1990-1994/D99280.htm. Acesso em 19 ago.2017.
DOMINGUEZ, Antonio. A formação da Terra. Rio de Janeiro: Salvat, 1979.
VAREJÃO-SILVA, Mario Adelmo. Meteorologia e Climatologia. Publicado em 2016. Disponível em http://www.posmet.ufv.br/wp-content/uploads/2015/08/LIVRO-382-Mario-Adelmo-Varejao-Silva-Meteorologia-e-Climatologia.pdf. Acesso em 19 ago. 2017.
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· Energia Radiante e sua distribuição no Planeta Terra.
· Distribuição da Pressão Atmosférica horizontal e vertical.
· Medição da Pressão Atmosférica e a movimentação do ar.
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· Visite a página do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET), onde poderá encontrar dados meteorológicos e climáticos de diferentes capitais do Brasil. É interessante verificar o passo a passo para se fazer uma previsão meteorológica. http://www.inmet.gov.br/portal/
· Viste a página do CENTRO DE PREVISÃO DE TEMPO E ESTUDOS CLIMÁTICOS, órgão do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), onde poderá acessar imagens de satélite atualizadas, com a condição meteorológica atualizada. http://www.cptec.inpe.br/