Compreender o tempo atmosférico e o clima (Pág. 84-107)
Distinção entre estado de tempo e clima
Elementos do clima e fatores climáticos
Composição e estrutura vertical da atmosfera
Fatores climáticos que interferem na variação da temperatura
Distribuição da temperatura no mundo e em Portugal
A influência da pressão atmosfera sobre o estado do tempo
Fatores que interferem na variação da pressão atmosférica
A precipitação na superfície terrestre
Classificação das nuvens segundo a altitude e a forma
Fatores que influenciam a humidade presente na atmosfera
Distribuição da precipitação das chuvas no mundo e em Portugal
A informação relativa ao tempo num determinado lugar e num determinado momento, bem com as respetivas previsões, ou seja, o tempo que se vai sentir nas próximas horas, dias ou mesmo semanas, é algo que ouvimos diariamente nos diversos meios de comunicação social (como por exemplo a televisão, o rádio, a internet, os jornais e até mesmo em aplicações de telemóvel). Deste modo, diariamente ouvimos, por exemplo, que o céu está pouco nublado ou limpo, que as temperaturas no lugar X são de 15ºC mas que poderão atingir os 24ºC ou que para as próximas horas se prevê chuva no litoral norte (Figura 1).
Figura 1: Previsão do estado do tempo em Portugal continental.
Conhecer com antecedência como estará o tempo é muito importante, dado que influencia, por exemplo:
- A vida de todos nós, nomeadamente na roupa que vestimos ou as atividades que realizamos;
- A realização de atividades económicas como a agricultura, a pesca ou o turismo;
- A disponibilidade de importantes recursos naturais como a água ou a vegetação;
- A deslocação de navios ou aviões por determinadas rotas;
- A ocorrência de determinadas catástrofes naturais como as cheias e inundações, as secas, as vagas de frio e as ondas de calor ou os furacões.
A combinação de elementos do clima / elementos climáticos como a temperatura, a precipitação, a humidade atmosférica, o vento, a pressão atmosférica, a nebulosidade ou a insolação caraterizam o estado do tempo, que varia de lugar para lugar, de um dia para o outro, ou mesmo de hora para hora pois são influenciados pelos fatores do clima / fatores climáticos como a latitude, o relevo a proximidade do mar ou as correntes marítimas.
Quando numa região se verifica que ano após ano as caraterísticas do estado do tempo se repetem de forma relativamente idêntica (por exemplo, que os invernos são frios e chuvosos e os verões são quentes e secos), ou seja, há uma sequência habitual (ou comportamento médio) durante pelo menos trinta anos estamos a falar de clima.
Distinção entre estado de tempo e clima:
Frequentemente utilizam-se os conceitos de estado de tempo e clima como sinónimos, ou seja com o mesmo significado. Contudo, estes conceitos são bem distintos e a sua diferenciação está relacionada com o período de tempo que se tem em consideração na sua análise. Assim:
Estado de tempo: está associado às condições atmosféricas num determinado momento;
Clima: corresponde ao comportamento médio dos elementos do clima durante, pelo menos, trinta anos.
Para saber como está o estado do tempo recorremos às informações recolhidas e analisadas pelos meteorologistas[Meteorologia; Climatologia] Corresponde ao especialista que estuda os fenómenos atmosféricos; A meteorologia é a ciência que estuda os fenómenos que ocorrem na atmosfera. fornecida, em Portugal, principalmente, pelo Instituto Português do Mar e da Atmosfera (IPMA). O clima por sua vez é estudado pelos climatólogos[Climatologia; Meteorologia] Corresponde ao especialista que estuda os climas; A climatologia é a ciência que descreve e interpreta os climas..
Elementos do clima e fatores climáticos:
O conjunto de fenómenos meteorológicos que ocorrem na atmosfera e que caraterizam o estado do tempo de um determinado lugar ou região são denominados por elementos do clima. Estes são os seguintes:
Temperatura do ar: corresponde à quantidade de calor que possui o ar atmosférico;
Nebulosidade: corresponde à quantidade de céu coberto por nuvens;
Humidade: corresponde à quantidade de vapor de água existente no ar da atmosfera;
Pressão atmosférica: corresponde à força/pressão que o ar exerce sobre a superfície terrestre;
Precipitação: corresponde à queda de água sob o estado líquido ou sólido;
Insolação: corresponde à quantidade de radiação solar recebida à superfície da Terra;
Vento: corresponde à deslocação do ar com determinada direção e velocidade/intensidade.
Para que seja possível efetuar uma correta leitura e análise dos elementos climáticos ou para se efetuarem diariamente a previsão e divulgação do boletim meteorológico, os meteorologistas recorrem a um conjunto de instrumentos localizados, regra geral, em estações meteorológicas, a balões sonda (que transportam instrumentos meteorológicos) laçados diariamente de diversos lugares do mundo, a radares e a satélites que, a centenas de quilómetros, observam a superfície e atmosfera terrestre. A cada elemento do clima corresponde um instrumento de medição cujo o resultado pode ser apresentado em diferentes unidades (Figura 2).
Figura 2: Elementos climáticos e respetivos instrumentos de medição.
Os elementos do clima que caraterizam o estado do tempo não atuam de forma isolada. Agem de forma interligada, apesar de, em determinadas regiões, uns serem mais importantes do que outros.
Às diferentes condições naturais que à superfície terrestre influenciam, de forma decisiva, o estado do tempo de um determinado lugar (e consequentemente também o clima) dá-se o nome de fatores climáticos (Figura 3).
Figura 3: Fatores climáticos que influenciam os elementos do clima.
Composição e estrutura vertical da atmosfera:
A Terra está envolvida por uma camada gasosa a que chamamos atmosfera. Esta permite a existência de Vida devido ao ar que a compõe (os gases que compõem o ar são essencialmente o azoto, o oxigénio, o árgon, o dióxido de carbono entre outros denominados gases raros por se encontrarem em pequena percentagem) e devido às funções que desempenha (protege a Terra de meteoritos e da radiação solar, controla a temperatura e permite o efeito estufa).
É também na atmosfera que se processam os fenómenos climáticos que condicionam a Vida e modificam a paisagem. Todavia, estes ocorrem sobretudo na camada mais baixa da atmosfera (ou seja, junto da superfície terrestre) – a Troposfera, por aí se concentrar a maioria da massa atmosférica (cerca de 99%) (Figura 4).
Figura 4: Estrutura vertical da atmosfera.
Como se pode verificar na figura anterior, a atmosfera não é homogénea em toda a sua estrutura/altura. Apresenta várias camadas com diferentes temperaturas, pressões e densidades tais como:
A Troposfera: envolve a crosta terrestre e nela ocorrem os principais fenómenos meteorológicos como o vento, a precipitação ou a trovoada. Nesta camada a temperatura diminui à medida que subimos em altitude (cerca de 6,5ºC por cada 1000m – este fenómeno é denominado por Gradiente Térmico Vertical);
A Estratosfera: tem como principal caraterística ter os gases que a constituem dispostos por camadas. Aqui encontra-se uma camada de ozono que protege a Terra da radiação ultravioleta;
A Mesosfera: carateriza-se pela diminuição constante da temperatura pois não absorve a radiação solar;
A Termosfera: é nesta camada que ocorrem as auroras boreais e austrais. Recebe uma grande quantidade de radiação solar, o que faz elevar a temperatura. A densidade do ar é muito baixa.
A Exosfera: camada exterior da atmosfera, que se dilui no Espaço. É onde se encontram muitos satélites artificiais.
A variação da temperatura:
A temperatura é um indicador (grandeza física) da quantidade de energia calorífica armazenada no ar. Esta resulta principalmente da energia proveniente do sol e do calor libertado pela superfície terrestre. Expressa-se em Portugal em graus Celsius (°C).A figura seguinte ajuda-nos a perceber como o ar aquece (Figura 5):
- Uma parte da radiação solar (proveniente do sol) atravessa a atmosfera e penetra na superfície da Terra ➊;
- Parte da radiação absorvida pela Terra é devolvida à atmosfera sob a forma de calor (radiação infravermelha). Este fenómeno é denominado de irradiação terrestre e é a principal fonte de aquecimento do ar ➋.
Figura 5: Processo de aquecimento do ar junto da superfície terrestre.
Quanto mais radiação solar a superfície terrestre receber, maior será a quantidade de energia libertada, influenciado, deste modo, a variação da temperatura de um lugar para outro.
Em qualquer lugar da superfície terrestre a temperatura varia, quer ao longo de um dia de 24 horas, quer ao longo de um ano de 365 ou 366 dias:
Variação da temperatura ao longo do dia
Ao longo de um dia verifica-se que a temperatura do ar não é sempre a mesma. Esta variação da temperatura ao longo de um dia deve-se ao movimento de rotação da Terra que tem como consequências:
- A sucessão dos dias e das noites;
- A variação diurna da temperatura;
- O movimento diurno aparente do sol.
Sucessão dos dias e das noites: ao rodar em torno do seu eixo imaginário a Terra, ora expõe parte da sua superfície ao sol (dia natural), ora a coloca na obscuridade (noite) (Figura 6). Durante o dia, a Terra absorve radiação solar, pelo que a sua superfície aquece, acabando por libertar radiação infravermelha (calor) – o ar aquece. Porém, quando o sol se põe e inicia a noite, a Terra deixa de receber radiação solar pelo que a libertação de calor vai diminuindo progressivamente – o ar arrefece.
Figura 6: A alternância dos dias e das noites com o movimento de rotação da Terra.
Variação diurna da temperatura: de manhã, após o nascer do sol, a temperatura mais baixa vai aumentando, atingindo o seu máximo após o meio dia solar (sensivelmente entre as 14.00h / 16.00h). Depois começa a diminuir, atingindo o seu valor mais baixo de madrugada, antes do sol nascer. Após este momento o ciclo repete-se sucessivamente e a temperatura começa de novo a aumentar. Os registos de temperatura verificados ao longo do dia podem ser representados num gráfico denominado termograma (Figura 7).
Figura 7: Exemplo da variação da temperatura ao longo de um dia em Lisboa.
Atendendo à figura anterior, ou a partir de registos de temperatura de qualquer lugar do mundo, pode calcular-se a amplitude térmica diurna através da diferença entre a temperatura máxima, ou seja mais elevada, e a temperatura mínima, ou seja mais baixa (Figura 8). A partir dos mesmos registos pode também ser importante calcular a temperatura média diária (Figura 9).
Figura 8 e 9: Cálculo da amplitude térmica diurna. Cálculo da temperatura média diurna
Movimento diurno aparente do sol: o movimento de rotação da Terra dá origem ao movimento aparente do sol (Figura 10). À medida que o sol vai descrevendo esse movimento, a temperatura altera devido ao ângulo de incidência dos raios solares com a superfície terrestre. O ângulo de incidência reflete a quantidade e intensidade de radiação solar recebida por um determinado lugar (por unidade de superfície) e consequentemente as temperaturas que se fazem sentir ao longo do dia nesse mesmo lugar.
Figura 10: Movimento aparente do sol e inclinação dos raios solares.
À medida que o sol vai descrevendo esse movimento, a temperatura altera devido ao ângulo de incidência dos raios solares com a superfície terrestre. O ângulo de incidência reflete a quantidade e intensidade de radiação solar recebida por um determinado lugar (por unidade de superfície) e consequentemente as temperaturas que se fazem sentir ao longo do dia nesse mesmo lugar.
Nas primeiras horas do dia (e também nas últimas), os raios solares incidem de forma muito obliqua, ou seja inclinada, sobre a Terra. Assim, a energia dispersa-se por uma superfície maior, pelo que é menor o aquecimento por unidade de superfície e, consequentemente, o aquecimento é menor.
Quando o sol atinge o meio dia solar (ou imediatamente antes ou depois) os raios incidem com menor inclinação, portanto sobre uma superfície menor e com maior intensidade. Deste modo, a há um maior aquecimento por unidade de superfície e, consequentemente, o aquecimento é maior.
A inclinação dos raios solares acaba por também influenciar a quantidade de massa atmosférica que os mesmos têm de atravessar até chegarem à superfície terrestre (Figura 11). Assim, quanto menor for o ângulo de incidência maior será a espessura da atmosfera a atravessar ➊ e maiores serão as perdas de energia (por absorção, reflexão e difusão) pelo que menor será a intensidade de radiação solar por unidade de superfície e as temperaturas serão menores.
Quanto maior for o ângulo de incidência menor será a espessura atmosférica a atravessar ➌ pelo que menores serão as perdas de energia e mais elevada será a intensidade de radiação por unidade de superfície. As temperaturas serão maiores.
Figura 11: Representação do ângulo de incidência dos raios solares e espessura da atmosfera atravessada em diferentes lugares da superfície terrestre.
Relativamente à variação da temperatura durante o dia, podemos concluir o seguinte (Quadro 1):
| Quadro 1: Variação da temperatura durante o dia | |||||||||||||||||||
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Variação da temperatura ao longo do ano
Ao longo de um ano a temperatura varia por o planeta Terra se encontrar inclinado em relação ao plano de órbita e devido ao movimento de translação terrestre, que têm como consequências
- A variação anual da temperatura;
- A sucessão das estações do ano;
- A desigualdade dos dias e das noites.
Variação anual da temperatura: como consequência de a Terra manter uma inclinação constante ao plano da elíptica (23° 27’) no seu movimento de translação (Figura 12), os raios solares vão incidindo, ao longo do ano e alternadamente, mais verticalmente ora no Hemisfério Norte ora no Hemisfério Sul. Durante este movimento o sol desloca-se aparentemente entre o Trópico de Câncer e o Trópico de Capricórnio.
Figura 12: Inclinação do eixo terrestre perante o plano da elítica.
A análise do movimento de translação da Terra permite-nos verificar que, por exemplo, no solstício de junho, os raios solares incidem com menor inclinação sobre os lugares situados ao longo do Trópico de Câncer, contrariamente ao que acontece no solstício de dezembro (Figura 13 e 14).
Figura 13: Movimento de translação da Terra.
Figura 14: Influência dos solstícios na superfície terrestre.
Sucessão das estações do ano: a incidência dos raios solares, ora com mais incidência no Hemisfério Norte ➊ ora no Hemisfério Sul ➋ dão origem às estações do ano (Figura 15). Deste modo, quando os raios incidem com menor inclinação (mais na vertical) na superfície terrestre corresponde ao verão, quando os raios incidem com maior obliquidade (mais inclinados) corresponde ao inverno. Na região intertropical, como os raios solares têm pouca oscilação, a variação de temperatura é pouco significativa pelo que não ocorrem as quatro estações do ano comuns das zonas temperadas.
Figura 15: Incidência dos raios solares na superfície terrestre durante os solstícios.
Desigualdade dos dias e das noites: a maior ou menor elevação do sol no horizonte ao longo do ano, causada pela sua deslocação aparente entre o Trópico de Câncer e o Trópico de Capricórnio provoca a desigual duração dos dias e das noites no mesmo lugar e entre lugares. Assim, quando o sol se encontra sobre o Trópico de Câncer corresponde ao dia mais longo do ano neste hemisfério e ao dia mais curto do ano no hemisfério oposto. Quando o sol se encontra sobre o Trópico de Capricórnio corresponde ao dia mais longo do ano neste hemisfério e ao dia mais curto do ano no Hemisfério Norte (Figura 16).
Figura 16: Movimento aparente anual do sol em diferentes regiões da Terra.
Estas diferenças são tão significativas que alguns lugares da superfície terrestre têm vários dias/meses sempre dia ou vários dias/meses sempres noite (quanto mais próximo dos polos maior será a diferença entre a duração do dia (luz solar) e a duração da noite (obscuridade) (Figura 17).
Figura 17: Movimento aparente anual do sol visível no Ártico, durante o solstício de junho – o sol nunca se põe.
Fatores climáticos que interferem na variação da temperatura:
Latitude
O desigual aquecimento da Terra em latitude deve-se à inclinação que os raios solares efetuam quando incidem na superfície terrestre. Regra geral, se excluirmos outros fatores climáticos, a temperatura diminui à medida que a latitude aumenta. Este aquecimento, por sua vez, origina grandes zonas climáticas, que se dispõem, sensivelmente em grandes faixas paralelas (Figura 18).
A Zona Quente (ou Zona Intertropical): regista temperaturas elevadas durante todo o ano devido à pouca inclinação dos raios solares e devido à menor quantidade de massa atmosférica atravessada;
As Zonas Temperadas do Norte e do Sul: registam temperaturas moderadas mas variáveis ao longo do ano (mais quentes no verão e mais frias no inverno) devido à maior inclinação dos raios solares e à maior quantidade de massa atmosférica atravessada;
As Zonas Frias do Norte e do Sul: registam temperaturas baixas ao longo do ano devido à grande inclinação dos raios solares (em parte do ano existe mesmo a obscuridade total) e devido à grande quantidade de massa atmosférica a atravessar pelos mesmos.
Figura 18: Variação da inclinação dos raios solares nas diferentes zonas climáticas.
Continentalidade/proximidade do mar
Os lugares próximos do mar apresentam temperaturas mais moderadas do que o interior dos continentes pois as massas líquidas levam mais tempo a aquecer e, também, a arrefecer. Isto deve-se principalmente porque a radiação solar penetra em profundidade (ou é arrastada pelas correntes marítimas), o que permite aos oceanos armazenar grandes quantidades de calor. Contudo, como este se dispersa por um grande volume de água, o aquecimento superficial é mais lento, o que também acontece com o seu arrefecimento.
Assim, à medida que nos afastamos do litoral em direção ao interior, aumenta a continentalidade, ou seja, a ação moderadora da temperatura vai deixando de se sentir. Por isso, no interior dos continentes, existe uma maior diferença entre as temperaturas de verão e as temperaturas de inverno, ou seja, maior Amplitude Térmica Anual. Na figura 19 pode constatar-se que as diferenças de temperatura entre as cidades de Lisboa e Madrid, ao longo do ano, não de devem ao fator latitude pois esta é muito semelhante em ambas as cidades, mas sim ao fator continentalidade (Figura 19).
Figura 19: Influência da proximidade e do afastamento do mar sobre a temperatura.
Altitude
O relevo influencia a temperatura devido à variação da altitude, ou seja a distância medida em metros, na vertical, desde o nível médio das águas do mar até ao lugar a considerar. À medida que subimos em altitude, a temperatura diminui cerca de 6,5° Celsius por cada 1000 metros (é o mesmo que 0,65° C por cada 100 m) – a este valor dá-se o nome de Gradiente Térmico Vertical (Figura 20). A razão para a temperatura diminuir com a altitude deve-se, principalmente, com o facto de o ar ficar cada vez menos denso à medida que se sobe. Assim, os gases como o dióxido de carbono, o oxigénio, o vapor de água e as partículas que retêm o calor existem cada vez em menor quantidade e o ar perde capacidade para aquecer, mas também porque se vai perdendo quantidade de radiação emitida pela superfície da Terra.
Figura 20: Variação da temperatura e da densidade do ar com a altitude.
Orientação das vertentes
Em função do relevo a exposição geográfica das vertentes também interfere na temperatura, especialmente nas zonas climáticas temperadas e frias. No Hemisfério Norte as vertentes voltadas a sul recebem uma maior incidência de dos raios solares (vertentes soalheiras) o que as torna quentes. Por outro lado, as vertentes direcionadas a norte não ficam expostas aos raios solares, ou só os recebem com uma inclinação muito acentuada e/ou durante pouco tempo, o que as torna mais frias (vertentes sombrias ou umbrias) (Figura 21).
Figura 21: Incidência dos raios solares no Vale Glaciar do Rio Zêzere, Manteigas – Serra da Estrela.
Correntes marítimas
As correntes marítimas são deslocações de grandes massas de águas oceânicas e também têm implicações na temperatura do ar pois, em função das suas caraterísticas ao nível de temperatura, provocam um aquecimento ou arrefecimento do ar das áreas continentais próximas. Dependendo do lugar onde têm origem estas podem ser:
Correntes quentes: se forem provenientes das zonas equatoriais e tropicais;
Correntes frias: se forem provenientes das zonas polares.
Assim, as regiões influenciadas por correntes quentes têm temperaturas mais elevadas, as que recebem influência de correntes frias apresentam valores de temperatura menores. Como se pode verificar no mapa da figura seguinte (no quadro anexo) (Figura 22), a costa oeste de Portugal é influenciada por uma ramificação da Corrente do Golfo, daí que as temperaturas médias sejam mais amenas no inverno e mais quentes no verão do que na costa leste dos EUA, apesar de as cidades representadas terem valores idênticos de latitude, de altitude e o mesmo afastamento do mar.
Figura 22: Principais correntes marítimas da superfície terrestre.
Distribuição da temperatura no mundo e em Portugal:
Para se analisar a distribuição das temperaturas utilizam-se por norma mapas mensais (geralmente janeiro e julho) de isotérmicas que correspondem a linhas que unem pontos com o mesmo valor de temperatura média, cujos os espaços entre si geralmente são preenchidos por cores (Figura 23 e 24).
Figura 23 e 24: Isotérmicas de janeiro (esq.). Isotérmicas de julho (dir.).
As temperaturas mais baixas: registam-se junto aos polos (Zonas Frias do Norte e do Sul) pois nesta região os raios solares atingem a superfície terrestre muito na diagonal pelo que a radiação se dispersa muito;
As temperaturas mais elevadas: registam-se na região intertropical (Zona Quente) pois nesta região a radiação solar é mais intensa e concentrada ao longo de todo o ano;
As isotérmicas de janeiro: acompanham sensivelmente as linhas de latitude. Verifica-se, contudo, que no Hemisfério Norte as temperaturas mais elevadas se estendem mais para norte junto à costa ocidental do continente europeu (uma clara evidência da influência das correntes marítimas) ao passo que a as temperaturas mais baixas se estendem mais para sul no interior dos continentes (devido ao fator da continentalidade);
As isotérmicas de julho: também são sensivelmente paralelas à latitude. Nesta altura do ano as temperaturas mais elevadas registam-se no Hemisfério Norte pois a radiação solar atinge este hemisfério mais intensamente e no interior dos continentes (devido ao já referido fator da continentalidade).
Portugal apresenta também diferenças na distribuição da temperatura, em resultado de fatores como a proximidade do Oceano Atlântico, a latitude, as correntes marítimas, e o relevo. De um modo geral, pode dizer-se que a temperatura aumenta de norte para sul, contudo no interior norte as temperaturas médias mensais são reduzidas no inverno (devido à continentalidade e às altitudes elevadas) e quentes no verão (devido à continentalidade), resultando, deste modo, elevadas amplitudes térmicas anuais. As temperaturas mais elevadas registam-se no interior sul nos meses de verão (devido ao fator continentalidade e às baixas altitudes). Nos lugares junto ao litoral as temperaturas são mais amenas devido ao efeito moderador do oceano, pelo que apresentam menores valores de amplitude térmica anual (Figura 25).
Figura 25: Isotérmicas de janeiro (esq.) e de julho (dir.) em Portugal continental.
Nos arquipélagos dos Açores e da Madeira, dada a sua insularidade, apresentam amplitudes térmicas anuais inferiores às do continente. As temperaturas mais elevadas registam-se nas áreas conteiras, enquanto que o interior, montanhoso, apresenta temperaturas mais reduzidas.
A influência da pressão atmosfera sobre o estado do tempo:
A atmosfera terreste, como vimos acima, é composta por vários gases, que exercem pressão (força) sobre os corpos e as superfícies – a pressão atmosférica, cujo o seu valor médio junto ao nível médio das águas do mar é de 1013 milibares (mbar) ou hectopascais (hPa). Esta força pode ser representada através de isóbaras[Climatologia; Meteorologia] Correspondem a linhas imaginárias que unem pontos com o mesmo valor de pressão atmosférica ao nível médio das águas do mar. em mapas, chamados cartas sinóticas, que são muito utilizados pelos meteorologistas para identificar o estado do tempo num determinado momento e num determinado lugar (Figura 26).
Figura 26: Situação sinótica frequente na Europa num dia de outono.
As isóbaras apresentam aspetos mais ou menos curvilíneos, geralmente concêntricos, formando desta forma dois tipos de centros de pressão ou centros barométricos, onde a pressão atmosférica aumenta para o centro num caso (Figura 27) e diminui para o centro no outro (Figura 28)
Figura 27 e 28: Centros barométricos de altas pressões (A) e baixas pressões (B).
Centro de altas pressões ou anticiclone: a pressão aumenta da periferia para o centro e representam-se nas cartas sinóticas por A ou por H (do inglês high). Nestes centros o ar desloca-se no sentido vertical de forma descendente e quando chega à superfície terrestre é divergente, ou seja, move-se do centro para a periferia. A descida provoca o aumento da temperatura do ar, tornando-se mais difícil a formação de nuvens e a ocorrência de precipitação. Estado do tempo: estabilidade atmosférica, céu limpo, vento fraco, ausência de precipitação (Figura 29);
Centro de baixas pressões ou ciclone ou depressão barométrica: a pressão diminui da periferia para o centro e representam-se nas cartas sinóticas por B ou por L (do inglês low). Nestes centros o ar desloca-se no sentido vertical de forma ascendente e junto à superfície terrestre é convergente, ou seja, move-se do periferia para o centro. A subida provoca o arrefecimento do ar, conduzindo à formação de nuvens e à ocorrência de precipitação. Estado do tempo: instabilidade atmosférica, céu muito nublado, vento moderado a forte, existe precipitação (Figura 29).
Figura 29: Circulação do ar nos centros barométricos.
Devido às diferenças de pressão atmosférica, o ar desloca-se das altas para as baixas pressões. Estas deslocações do ar são responsáveis pelo vento, cuja velocidade é tanto maior quanto maior for a diferença de pressão atmosférica. Os ventos sofrem um desvio, devido à força de Coriolis[Física; Matemática] A força de Coriolis caracteriza-se por ser uma força de inércia que atua juntamente com a força de arrastamento e a força centrífuga, sobre um corpo que se encontre em rotação como a Terra. Essa força influencia grandes movimentos oceânicos, círculos inerciais atmosféricos ou desvios horizontais e verticais nos corpos em movimento.Como o próprio nome indica, foi descoberta em 1835 pelo físico e matemático francês Gaspard Gustave de Coriolis. Uma consequência prática desta força acontece com os ventos dos anticiclones que não circulam em linha reta para o centro, mas circundam-no., para a direita no Hemisfério Norte e para a esquerda no Hemisfério Sul, devido ao movimento de rotação da Terra.
Fatores que interferem na variação da pressão atmosférica:
Temperatura
Quando uma determinada quantidade de ar é sujeita a um aumento da temperatura o ar expande-se, aumentando o seu volume. Desta forma, as partículas que o compõem afastam-se, o ar torna-se mais leve e a pressão diminui.
Pelo contrário, quando uma determinada quantidade de ar é sujeita a uma diminuição da temperatura o ar contrai-se, diminuindo o seu volume. Desta forma, as partículas que o compõem aproximam-se, o ar torna-se mais pesado e a pressão aumenta (Figura 30).
Figura 30: Variação da pressão atmosférica com a temperatura.
Altitude
À medida que a altitude aumenta a pressão atmosférica diminui. Em altitude o ar é menos denso, ou seja é mais rarefeito pois as partículas estão mais distantes, pelo que o “peso da coluna de ar” é menor, torna-se mais leve e a pressão atmosférica diminui ➊.
Em altitudes mais baixas o ar é mais denso, ou seja as partículas estão mais próximas, pelo que o “peso da coluna de ar” é maior, torna-se mais pesado e a pressão atmosférica aumenta ➋ (Figura 31).
Figura 31: Variação da pressão atmosférica com a altitude.
Latitude
Embora os centros de altas e baixas pressões não se mantenham sempre no mesmo sítio, é possível identificar na superfície terrestre faixas mais ou menos paralelas de pressão atmosférica de acordo com a latitude. Estas faixas estão bem definidas e distribuem-se de forma alternada influenciando os diferentes estados de tempo e consequentemente os climas de cada região.
Assim, a partir da figura seguinte pode constatar-se que o ar proveniente do Hemisfério Norte e do Hemisfério Sul converge na zona equatorial onde se eleva na atmosfera (criando a baixa pressão/depressão equatorial), provocando, desta forma, instabilidade atmosférica, mau tempo e a ocorrência de precipitação, contribuído para a existência das grandes florestas equatoriais. Também nas regiões de latitude média de ambos os hemisférios existe uma convergência do ar, neste caso proveniente das altas pressões das zonas subtropicais e das altas pressões polares.
Por outro lado, é importante observar que, tanto nos anticiclones polares como nos anticiclones das latitudes médias, o ar tem um trajeto descendente, provocando estabilidade atmosférica e bom tempo, contribuindo decisivamente para a existência de zonas com muito pouca precipitação, onde se localizam a maior parte dos desertos da Terra (Figura 32).
Figura 32: Circulação geral do ar na atmosfera e distribuição dos centros de pressão com a latitude.
A precipitação na superfície terrestre:
O ar atmosférico contém uma certa quantidade de água no estado gasoso (o mesmo que vapor de água). A quantidade de vapor de água existente na atmosfera, num dado momento e local, (designado por humidade absoluta) é muito variável e tem muita importância nos fenómenos meteorológicos. Esta humidade origina-se através da evaporação da água existente nos rios, lagos, mares e pela evapotranspiração[Ecologia] Corresponde à perda de água para a atmosfera por evaporação do solo e por transpiração das plantas e animais.. Contudo a capacidade do ar reter humidade/vapor de água é limitada e é muito influenciada por um conjunto de fatores que aumentam ou diminuem esta capacidade.
A humidade relativa por sua vez representa a relação entre a quantidade de vapor de água e a quantidade necessária para o qual o ar fica saturado à mesma temperatura. É através da humidade relativa que podemos saber se o ar está próximo ou não do ponto de saturação e, consequentemente, ocorrer a condensação e respetiva formação de nuvens. A humidade relativa é medida com um higrómetro em percentagem (%), ou seja, qual a percentagem do volume de ar ocupado por água (Figura 33).
Figura 33: Variação da humidade relativa presente no ar.
Podemos verificar, através da figura anterior, que se ambos os copos estiverem cheios de ar à mesma temperatura, o copo do lado esquerdo ➊ não está saturado de humidade (ou seja, existem muitos poros que poderiam ser cheios com humidade). No copo do lado direito ➋ o ar está saturado de humidade (neste caso a humidade relativa é 100%) pois todos os poros estão cheios de humidade (ou seja, não existe mais espaço no copo para colocar humidade). Neste último exemplo se a temperatura do ar diminuir este irá contrair-se (apertar), mas como o ar já tem todos os poros ocupados de humidade, as moléculas de água já não conseguem ficar mais próximas, pelo que o vapor de água passa ao estado líquido (pelo processo de condensação) ou ao estado sólido se as temperaturas forem negativas (pelo processo de sublimação), formando-se então gotículas de água ou cristais de gelo que ficam em suspensão na atmosfera, constituindo as nuvens.
Em qualquer dos casos, para que se formem as gotículas de água ou cristais de gelo nas nuvens é indispensável a existência de pequenas partículas no ar, a que chamamos núcleos de condensação. Estes núcleos (poeiras, pólen, partículas de fumo, sais minerais) agregam à sua volta água no estado líquido ou sólido formando as nuvens, são indispensáveis pois a água necessita de uma superfície não gasosa para fazer a transição de vapor em líquido ou em sólido.
Apesar de existirem várias formas de condensação (orvalho, geada, nevoeiro) a nebulosidade (nuvens) é a mais frequente e também a mais importante à escala mundial (Figura 34).
Figura 34: Formas de condensação.
Ao nível das nuvens, as gotículas de água em suspensão juntam-se até que o peso das mesmas possa ser suportado pela força da pressão atmosférica. Se o peso da nuvem for superior ao peso que a pressão atmosférica consegue suportar então ocorre precipitação, na forma de:
Chuva: precipitação sob a forma líquida. Quando as gotas são de pequena dimensão chama-se de chuviscos. À quantidade de chuva caída numa região e num período de tempo chamamos pluviosidade;
Neve: precipitação que se forma quando o vapor de água condensa lentamente a uma temperatura inferior ao ponto de congelação e forma cristais de gelo;
Granizo: grãos de gelo com diâmetro até cerca de 5 milímetros (mm) proveniente da água que congela rapidamente ao atravessar uma massa de ar frio;
Saraiva: pedaços de gelo com formação idêntica à do granizo, mas de dimensão superior a 5 mm.
Classificação das nuvens segundo a altitude e a forma:
Como se pode verificar na figura seguinte, existem vários tipos de nuvens, podendo as mesmas ser classificadas consoante a sua altitude e a sua forma. No que concerne à altitude temos as nuvens baixas ou inferiores; as nuvens médias; as nuvens altas ou superiores; e ainda as nuvens de desenvolvimento vertical (ou seja, desenvolvem-se desde as baixas altitudes até às grandes altitudes) (Figura 35).
Figura 35: Classificação das nuvens segundo a altitude e a forma.
Fatores que influenciam a humidade presente na atmosfera:
Temperatura
O ponto de saturação varia na razão direta da temperatura. Quanto maior for a temperatura do ar mais este se expande pelo que as partículas se afastam. Assim, se o ar aquece, existe mais espaço que pode ser ocupado por vapor de água pelo que a probabilidade de se atingir o ponto de saturação e de ocorrer precipitação é menor. Quando a temperatura diminui acontece o contrário.
Para cerca de um quilograma de ar (1 Kg) a 30° Celsius de temperatura, 8 gramas de vapor de água ocupam cerca de 28% da capacidade máxima de retenção de humidade; no mesmo volume de ar mas a uma temperatura de a 20° Celsius, as 8 gramas de vapor de água já correspondem a cerca de 52% da capacidade máxima; e no mesmo volume de ar mas agora a uma temperatura de a 10° Celsius, as mesmas 8 gramas de vapor de água correspondem a 100% de humidade relativa, ou seja, atinge-se o ponto de saturação e o ar já não tem capacidade para reter mais vapor de água. Se a temperatura deste mesmo ar continuar a diminuir, parte deste vapor é obrigado a condensar (Figura 36).
Figura 36: Relação entre a temperatura e a humidade relativa.
Disposição do relevo
Quando as montanhas estão sensivelmente paralelas à linha de costa, conhecido por relevo concordante, as vertentes servem de barreira aos ventos húmidos provenientes do oceano. Assim, o ar é forçado a subir, arrefece, contrai-se, atinge o ponto de saturação e condensa. Quando atinge o topo da montanha o ar desce, aquece, expande-se, afasta-se do ponto de condensação pelo que não existe condensação ➊. Deste modo, do lado do oceano existe, regra geral, mais humidade do que no lado interior do continente.
Se as montanhas se dispõem perpendicularmente à linha de costa, conhecido por relevo discordante, os ventos marítimos passam por entre as montanhas e exercem a sua influência em regiões mais interiores ➋ (Figura 37).
Figura 37: Disposição do relevo em função dos ventos predominantes. Relevo concordante (1) relevo discordante (2).
Altitude
Nas regiões montanhosas a probabilidade de ocorrer precipitação é maior do que nos lugares de baixa altitude. Isto porque as temperaturas são mais baixas (devido ao Gradiente Térmico Vertical), o ar arrefece, contrai, atinge o ponto de saturação e condensa.
Continentalidade/proximidade do mar
Normalmente nas áreas litorais, a precipitação é mais abundante do que nas áreas do interior porque existe uma maior evaporação de água e influência dos ventos húmidos que sopram do oceano. No interior dos continentes a precipitação é menos abundante e, sobretudo no inverno, esta pode ocorrer sob a forma de neve devido às baixas temperaturas que aí se fazem sentir (Figura 38).
Figura 38: Influência do afastamento e da proximidade do mar na precipitação.
Distribuição dos centros de pressão atmosférica em latitude
Os centros de baixa pressão atmosférica estão associados à subida do ar e consequente arrefecimento, contração e condensação. Assim, nas áreas influenciadas por baixas pressões a precipitação é mais abundante ao passo que nas áreas afetadas por altas pressões os quantitativos de precipitação são menores pois os centros de alta pressão atmosférica estão associados à descida do ar e consequente aquecimento, expansão e ausência de condensação (Figura 32).
Correntes Marítimas
As correntes marítimas afetam sobretudo a precipitação das áreas litorais. Nos locais afetados por correntes frias, a evaporação é menor, não favorecendo a ocorrência de precipitação. Por outro lado, nos locais influenciados por correntes quentes, a evaporação é mais intensa, a humidade no ar é mais elevada e desta forma é mais provável a ocorrência de precipitação (Figura 39).
Figura 39: Influência das correntes marítimas na precipitação das cidades de Antofagasta e do Rio de Janeiro na América do Sul.
Diferentes tipos de chuvas:
A diferença entre os vários tipos de chuva está apenas no processo que obriga o ar a subir. Assim, os mecanismos que levam à ocorrência de precipitação são idênticos: o ar ascende (sobe); ao subir arrefece; ao arrefecer contrai-se até atingir o ponto de saturação (ou seja 100% de humidade relativa); ao atingir o ponto de saturação se continuar a subir, a arrefecer e a contrair condensa; ao condensar forma nuvens podendo portanto ocorrer precipitação (caso o peso das mesmas seja superior àquele que a pressão atmosférica consegue suportar), como já foi referido acima. Deste modo existem três tipos de chuvas: chuvas frontais; chuvas orográficas ou de relevo; e chuvas convectivas (Figura 40).
Figura 40: Tipos de chuvas.
Distribuição da precipitação das chuvas no mundo e em Portugal:
A precipitação, tal como a temperatura, varia na superfície terrestre havendo locais onde a precipitação é constante e outros onde raramente chove. Para analisar a distribuição da precipitação recorre-se a mapas de isoietas, que correspondem a linhas que unem pontos com o mesmo valor de precipitação, frequentemente preenchidos por cores para melhor interpretação dos mesmos (Figura 41).
Figura 41: Distribuição geográfica da precipitação na superfície terrestre.
A distribuição desigual da precipitação (tanto em quantidade como em intensidade) resulta da ação dos fatores do clima que influenciam a precipitação. Contudo, o principal fator corresponde à distribuição dos centros de pressão atmosférica em latitude, podendo afirmar-se que as áreas com maiores quantitativos de precipitação a nível mundial correspondem às regiões equatoriais onde se encontram os centros de baixas pressões e que as áreas com menores quantitativos de precipitação localizam-se ao longo das faixas onde se localizam as altas pressões subtropicais e polares (Figura 42).
Figura 42: Variação da precipitação na superfície terrestre.
Portugal apresenta também diferenças na distribuição da precipitação, em resultado da combinação dos fatores do clima que influenciam a mesma. Regra geral, pode afirmar-se que a precipitação diminui de norte para sul e do litoral (ou seja de oeste) para o interior (ou seja para este). A fraca precipitação a sul de Portugal continental deve-se sobretudo ao fator distribuição dos centros de pressão atmosférica em latitude uma vez que o sul está mais próximo dos centros de alta pressão atmosférica subtropicais (Figura 43).
Figura 43: Distribuição da precipitação total anual (PTA) em Portugal continental.
A precipitação é mais intensa no litoral, sobretudo a norte pois já não existe tanta influência dos centros de alta pressão subtropicais, mas também pela influência principalmente de dois fatores a disposição do relevo e a proximidade do mar. Neste ultimo caso, a humidade é elevada devido à proximidade do mar, todavia, devido à existência de relevo concordante, ou seja, montanhas sensivelmente paralelas à linha de costa, quando o ar se desloca do litoral para o interior carregado de humidade é obrigado a subir e consequentemente arrefece, contrai e condensa. Quando o ar transpõe as montanhas, desce e consequentemente aquece, expande-se e ocorrendo maior dificuldade em provocar condensação, pelo que o norte interior é mais seco. Por outro lado, o interior também é mais seco devido à influência do fator continentalidade, ou seja, afastamento do mar.
Os locais com maiores quantidades de precipitação verificam-se nas montanhas do noroeste (por exemplo serras da Peneda, do Gerês, da Cabreira) e na Cordilheira Central (Serra da Estrela) devido principalmente ao fator altitude (Figura 44).
Figura 44: Mapa hipsométrico de Portugal continental e sua influência sobre a precipitação.
Nos arquipélagos a precipitação é maior no Arquipélago dos Açores do que no Arquipélago da Madeira. Uma vez que se tratam de ilhas montanhosas ocorre mais precipitação nas áreas centrais onde as altitudes são mais elevadas (e consequentemente as temperaturas mais baixas), mas também porque o fator continentalidade não se faz sentir devido à pequena dimensão das ilhas (Figura 45).
Figura 45: Distribuição da precipitação total anual (PTA) das ilhas Terceira e São Miguel (Arquipélago dos Açores) e da ilha da Madeira (Arquipélago da Madeira).
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Referências
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Cuadrat, J. (1997). Climatologia. Madrid: Catedra.
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