Introdução a Meteorologia

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Introdução a Meteorologia

  1. 1. METEOROLOGIA: ciência que estuda os fenômenos atmosféricosTEMPO: é como se apresenta a atmosfera em um determinado instante e localCLIMA: são as condições atmosféricas observadas no decorrer de um período, em uma determinada áreaFORMA DA TERRA: 2 HIPOTESESGEÓIDE: um corpo de revolução, ligeiramente achatado nos pólos, apresentando superfície lisa e perpendicular á direção da força de gravidade em todos os pontos.OBS: a força gravitacional não tem as mesmas características em todos os pontos da superfície e a massa no interior da terra não é uniformemente distribuída.ELIPSÓIDE INTERNACIONAL DE REFERÊNCIA: estabelecida pela união internacional de geodésia e geofísica, e as diferenças entre a terra e o EIR são insignificantesOBS: a força da gravidade em qualquer ponto é a mesma e obedece a quantidade de água (71%)VERTICAL LOCAL: é o prolongamento do raio terrestre que passa pelo local onde se encontra o observador ate que ele perfure a esfera celeste.REDE GEOGRÁFICA: conjunto formado por paralelos e meridianosMERIDIANO: LOCAL: passa pelo local ao qual estivermos fazendo qualquer referência DE REFERÊNCIA: MERIDIANO DE GREENWICH: corresponde a 0º de longitudeMERIDIANO: PARALELOSão os círculos máximos que contem os pólos da terra são os círculos menores paralelos a linha do equador: N + perpendicular ao eixo da terraVertical horizontalSentido: Sentido: leste(E) oeste(W) + - S-
  2. 2. LATITUDE LONGITUDE ALTITUDEÉ o ângulo entre o raio vetor do centro é o ângulo entre o vetor do centro da é a distancia vertical deda terra ao local e o plano do Equador terra ao local e o meridiano de Greenwich um ponto ao nível do mar (H.S) -90º -< O -< + 90º (H.N) (E) + 180º -< -< - 180º (W) acima do NMM: + abaixo do NMM: -
  3. 3. MOVIMENTO DA TERRATRANSLAÇÃO: é o movimento que a terra executa em torno do sol, dura 365 dias 6 h e 9 min. É responsável pela definição das estações do ano. EVENTO (HEMISFÉRIO SUL) MÊS ESTAÇÃO Solstício (culminações zenitais do sol nos trópicos) – TERRA no periélio Dezembro Verão Equinócio (culminações zenitais na linha do equador) – TERRA no afélio Março Outono Solstício (a declinação atinge os valores máximos) Junho Inverno Equinócio Outubro PrimaveraMOVIMENTO APARENTE DO SOL: é o movimento que o sol nasce e morre ( LESTE: E  OESTE:W) (frente) CULMINAÇÃO (esquerda) (direita) (atrás)ROTAÇÃO: é o movimento que a terra faz em torno do seu próprio eixo, dura 24 h.CONSEQUÊNCIAS: sucessões alternadas dos dias e noites/ movimento aparente do sol (EW)/ fusos horários/ contagem do tempo em dias e horas/ circulação e desvio das correntes marítimas/ achatamento dos pólos e abaulamento do Equador/ movimento das massas de ar e desvio dos ventos alísios.
  4. 4. DECLINAÇÃO DO SOL ( ): é o ângulo formado entre o plano do equador e os raios solares que atingem um determinado local.OBS: PERIÉLIO: a terra esta mais perto do sol: velocidade de translação da terra é maior / AFÉLIO: a terra esta mais distante do sol: velocidade de translação é menorQuando aumenta a latitude: VERÃO: dias mais concentrados com mais concentração de raio solar: dias mais longos / INVERNO: dias menos longos CALCULO DA DECLINAÇÃO: = 23,45 x sen x [ 360 x (284 + DJ) % 365] = graus = xºDJ: jan (31) + fev (28) + mar (31) + abr (30) + mai (31) + jun (30) + jul (31) + ago (31) + set (30) + out (31) + nov (30) + dez (31) = diasZÊNITE: é o ponto mais lato da sua vertical, ou seja, é o ponto de interseção entre a vertical local e a esfera celesteNADIR: ponto da esfera terrestre diretamente abaixo do observador e diretamente oposto ao zêniteCULMINAÇÃO DE UM ASTRO:MEIO DIA SOLAR VERDADEIRO: é definido como o exato momento da culminação do sol no meridiano do observador, ocorrendo simultaneamente em todos os pontos do meridiano em questão.CULMINAÇÃO ZENITAL: quando o centro do astro coincide com o zênite local, ou seja, em cada passagem, o astro culmina zenitalmente em apenas um ponto. Neste caso, a declinação do astro é igual a latitude. =  sol culmina zenitalmenteOBS: A mudança da declinação do sol com o tempo esta associada ao movimento de translação da terra, e é causada exclusivamente pela inclinação do eixo da terra.A DECLINAÇÃO DO SOL VARIA ENTRE: + 23º 45´ ( MAXIMA) -< -< - 23º 45´ (MINIMA)Tropico de capricórnio Tropico de câncer ENTRE OS TROPICOS: 2 culminações zenital por ano - 23,45º + 23,45º NA LINHA: 1 culminação
  5. 5. ÂNGULO ZENITAL (z): é o ângulo formado entre os raios solares e a vertical localz + EL = 90ºNASCER DO SOL: z = 90º EL= 0º/MEIO DIA SOLAR: z = 0º /POR DO SOL: z = 90º EL= 0º  0º -< z -< 90ºCALCULO DO ÂNGULO ZENITAL (z): Cos z = sen ( ) x sen ( ) + cos ( ) x cos ( ) x cos hÂNGULO AZIMUTAL (a): é o ângulo entre a projeção do raio vetor do sol no plano do horizonte e o sul verdadeiro - 180º -< a -< + 180º => 0 a + 180º: azimutes a oeste: quando a projeção horizontal do sol estiver a oeste da linha N-S (período da tarde) 0 a – 180º: azimutes a leste: quando a projeção horizontal do sol estiver a leste da linha N-S (período da manha)CALCULO DO ÂNGULO AZIMUTAL (a): MODELO 1 MODELO 2Cos a = sen ( ) x cos ( z) – sen ( ) sen a = sen h x cos ( ) cos ( ) x sen ( z) sen (z)ÂNGULO HORÁRIO (h): é o ângulo que a terra falta girar para que o sol ilumine o meridiano localCALCULO: h = (HS – 12) x 15OBS: MEIO DIA : 12 h => h = 0º / MANHÃ: h - / NOITE: h +MEIO DIA SOLAR: é quando o sol culmina sobre a cabeça do observador = quando passa pelo meridiano do lugarDIA SOLAR: é a volta completa em torno ao eixo terrestre : 360º24 h / 360º (%24)  1 h = 15º  a cada 15 º de giro tem-se 1 h solarANTES DO MEIO DIA SOLAR: - 15º / DEPOIS DO MEIO DIA SOLAR: + 15º
  6. 6. FOTOPERIODO (N): é quantidade de brilho do sol durante o dia em hora e décimos de hora e na ausência de nuvens. É o intervalo de tempo transcorrido entre o nascimento e o acaso do sol, em determinado local e data.DEDUÇÃO DA FORMULA DE (N): relacionada ao ângulo horário (h) e ao ângulo zenital no nascer do sol (z)N = 2 H (graus) H = arc cos [ -tg x tg ] 15 (hora)HORAS: NASCER DO SOL: NS = 12 – N POR DO SOL: PS = 12 + N 2 2PREVISÃO AGROMETEOROLOGIA: coleta dados simultaneamente com horários pré-estabelecidos em vários locais da terraFENOMENOS RELACIONADOS AO MOVIMENTO DO SOL: atividade fotossintética das plantas e a hora do relógio não necessariamente reflete o movimento do sol.SISTEMA DE MEDIDA DO TEMPO EM USO:DIA SIDERAL DIA SOLAR ( dia solar = 24 h/ ano solar = 365 dias)Esta relacionada a estrela veiga. É o intervalo de tempo é o intervalo de tempo transcorrido entre duasque transcorre entre duas culminações sucessivas do culminações sucessivas do sol no mesmoPonto vernal num mesmo meridiano meridiano para um dado local da terraCONVERSÃO DA CONTAGEM DO TEMPO:15. A superfície da terra seria dividida em 24 segmentos, cada um com 15º (fuso horário)16. Meridiano de Greenwich seria considerado o meridiano central do fuso de referencia, ao qual estariam relacionados todos os demais17. Em qualquer ponto de um dado fuso horário se adotaria a hora solar correspondente a do seu meridiano central
  7. 7. TEMPO LEGAL: mudança dos limites de fusos horários em territórios de um pais, para evitar a mudança de horário cada vez que se cruzasse um meridiano limite de fusos horáriosEQUAÇÃO DO TEMPO ( T): é a diferença entre ( positivo, negativo ou nulo) do tempo solar (Ts) e o tempo legal (Tl), numa data particular. T = Ts – Tl = 360 x (DJ – 1) 365,24 T = 0,258 x cos ( ) – 7,416 x sen ( ) – 3,648 x cos ( 2 x ) – 9,228 x sen ( 2 x ) : SERIE DE WOLFCORREÇÃO DA LONGITUDE: é a diferença entre a longitude do meridiano de referencia do fuso ( R) e a longitude do local ( L). = R - LESTUDO DO SINAL DE ( ):Ts = Tl + T +  15 W 45º W E <0 - >0 +RADIAÇÃO SOLAR: é a energia que se propaga sem necessidade da presença de um meio material. A radiação é maior fonte de energia para o nosso planeta, e é um dos fatores determinantes do tempo e climaRADIAÇÃO  CORPUSCULA (fótons)  ONDA ELETROMAGNETICA (velocidade, freqüência de onda, comprimento de onda)FREQUENCIA DE ONDA (f): é o numero de cristas que passa por um ponto de referencia. É o numero de vezes que passa por uma crista escolhida na unidade de tempo.É medido em ciclos por segundos: Hertz= HzCOMPRIMENTO DE ONDA ( ): é a distancia que separa duas cristas consecutivas, e é expresso em cmOBS: ondas LONGAS tem freqüência BAIXA  = f
  8. 8. O produto do comprimento de onda ( ) pela freqüência (f) da radiação é igual á velocidade de propagação da luz no vácuo (C):C=fx  f= C velocidade da luz = 300x10³ Km/sA energia de um fóton (quantum) de radiação eletromagnética, pode ser usada para caracterizar a radiação:E = hxf freqüência de radiação (Hz) Energia em função constante de Planck = 6,6262 x 10 (-34) J.s E=hxC do comprimento Energia de um fóton de radiação de ondaESPECTRO ELETROMAGNETICO: conjunto de radiações eletromagnéticos ordenadas de acordo com as freqüências, seus comprimentos de ondas ou números de ondas.ESPECTRO: radiações com comprimento de ondas que variam de 10 (-10) cm (raios gama) ate 10(7) cm (ondas longas de radio) ULTRAVIOLETA: comprimento de onda é inferior a 0,36 x 10(-9) ELETROMAGNETICAS OU LUZ VISIVEL: comprimentos entre 0,36 e 0,74 x 10(-9) INFRAVERMELHO: comprimento superior a 0,72 x 10(-9) por terem freqüência menor que a luz vermelhaEFEITO DA RADIAÇÃO SOBRE AS PLANTAS:0,28 x 10(-9): provoca a morte da planta (ultravioleta)0,28 a 0,40 x 10(-9): inibe o crescimento (ultravioleta e violeta)0,40 a 8,7 x 10(-9): intervalo onde a planta faz fotossíntese
  9. 9. FLUXO DE RADIAÇÃO QUE ATINGE UM CORPO: ao atingir um corpo qualquer, o fluxo de radiação sofre as ocorrências:REFLEXÃO: parte da radiação será refletidaABSORÇÃO: parte da radiação é absorvida, sendo retida pelo corpo, podendo ocasionar um aumento de temperatura (aquecimento)TRANSMISSÃO: parte da radiação vai atravessar o corpo, ser levemente alterada, porem seguira sua trajetória Qa: energia absorvida Q QR QR: energia refletida coeficientes QT: energia transmitida O TOTAL DE RADIAÇÃO QUE INCIDIRA POR UM CORPO QUALQUER: Q = Qa + QR + QT  1=a+R+T (Variam de 0 a 1 ou 0 a 100%) QTALBEDO: é a capacidade de um corpo refletir ondas curtas. É o coeficiente de reflexão integrado em todos os comprimentos de onda do espectro solar. Esta relacionado a brancura da superficie: branco = albedoGRANDEZAS RADIATIVAS E UNIDADES DE MEDIDAS:FLUXO RADIANTE (F) EMITÂNCIA (M) IRRADIAÇÃO (E) IRRADIAÇÃO (D)É a quantidade de energia É o fluxo emitido por Representa o fluxo incidente É a integral temporalRadiante (Q) recebida, unidade de área por unidade de área da irradiânciatransmitida ou emitida M = d F = d² Q D= Exdtpor unidade de tempo dA dAxDt J/m² ou cal/ cm²F=dQ 1 W = I J.s -¹ Wxm-² ou calxcm-²xmin -¹ = ly min-¹ dt 1 cal = 4,18684 J = 4,18684 x 10(-7) = ly min=¹
  10. 10. EMITÂNCIA (M) IRRADIAÇÃO (E) IRRADIAÇÃO (D) Medida integrada dF dF (dia, mês, ano, século) J/m² SAI ENTRA Medida instantânea ( a cada hora uma medida)  w/m² GrausCALCULO DA IRRADIAÇÃO:MxJ/m²: Do = 0,0864 x S x ( H x sen ( ) x sen ( ) + cos ( ) x cos ( ) x sem H) x R²S: Constante solar rad = grau x H = arc cos [ -tg x tg ] 180ºCONSTANTE SOLAR (S): é o fluxo incidente sobre uma superfície normal ao raio solares no topo da atmosfera á distancia media Terra-Sol.DISTANCIA MEDIA TERRA-SOL: Dm = 1 U.A = 149,6 x 10(6) KmCONSTANTE SOLAR: S = 1,367 W.m-² = 1,98 cal x cm-² x min -¹TEM QUE FAZER UMA CORREÇÃO NO VALOR DA CONSTANTE SOLARDIA DO ANO INCLINAÇÃO DOS RIAOS SOLARESMs = ETs = EN EN = S E = EN x cos z  E = S x cos z R² R² R²R² = 1 + 0,034 x cos 360 x DJ Formula Lei de Lambert : W/m² 365,25 de Klain (1977)Ms: emitância do solETs: irradiancia Terra-Sol
  11. 11. BALANÇO DE RADIAÇÃO Á SUPERFICIE DO SOL (Rn): Contabilização líquida entre toda a energia radiante recebida e perdida pela superfície E D = Difusa: radiação que chega de todas as direções ( responsável pela claridade) D D d = Direta: consegue passar pelos gases direto para a superfície d Rr: Radiação refletida (depende do Gases Nuvem Rr coeficiente. D D Rr = x Rg Rg albedoW– E+Por do sol nascer do sol Rg: Radiação global Rg= radiação difusa + radiação diretaRn = saldo de radiação (entrada e saida de energia num sistema)Rn = Balanço onda curta + Balanço onda longa  Rn = Boc + Bol Rn = RG (1- α) + BolBoc = Rg – Rr  Boc = Rg - Rg  Boc = Rg x (1 - )Bol = Radiação atmosférica – Radiação da superfície terrestre Bol = 4,8989 x 10-¹ x T(4) x (0,09 x √e - 0,56 x (0,1 + 0,9 n)) N
  12. 12. RADIAÇÃO GLOBAL (Rg) : CALCULO:Rg = Do x a + bx n n: Insolação (valor dado) ou duração do brilho solar observado (horas); N N: fotoperiodo D0 = Irradiação solar diária no “topo da atmosfera”, MJ/m2 a e b = coeficientes empíricos, obtidos por análise de regressão linear para uma determinada localidade a = 0,29 cosφ b = 0,52INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO:Piranômetro: Radiação solar global (Ondas curtas) / Piranômetro (sombreado) – Radiação difusa (Ondas curtas) / Albedômetro (ondas curtas) / Pireliômetro – Radiação direta (ondas curtas do Sol)LEIS DA RADIAÇÃO:CORPO NEGRO: é um corpo negro que absorve toda a energia radiante incidente sobre ele, ou seja, que apresenta a = 1 para qualquer comprimento de onda.LEIS DE WIER LEI DE STEFAN-BOLTZMANO comprimento de onda para o qual a emitância espectral A radiação emitida pelo corpo negro em todas ose o corpo negro é máximo e inversamente proporcional comprimentos de onda (emitância total) eraa sua temperatura. proporcional a 4º potencia de sua temperatura max = 2897 absoluta. T (temperatura em K = 273 + cº) M= x T(4) Constante de Stefan-Boltzman = 8,132 x 10-¹¹ calx cm-²xmin-¹xK-(4) = 5,6697.10(-8) W.m-².K(-4)EMITÂNCIA DO CORPO REAL: pode ser expressa como uma fração da emitância do corpo negro (máxima)M= x x T(4) = M corpo Coeficiente de emissão M corpo negro
  13. 13. PARA CALCULAR:Sen = Cateto Oposto Cos = Cateto Adjacente Tg = Cateto Oposto Hipotenusa Hipotenusa Cateto Adjacente8° 18´ 30´´  1´ ---- 60´´  x = 0,5´  18´ + 0,5´ = 18,5´ x ---- 30´´ De Graus para Rad: segundos 8° + 18,5´ = 8,30º graus Grau x minutos 60´ 180°• QUALQUER RAIO: r = Raio da Terra x cos  Km em graus 6,371 Km• QUALQUER CIRCUNFERÊNCIA: C = 2 r  Km• QUALQUER DISTÂNCIA DE x Á LINHA DO EQUADOR: D = Raio da terra x  Km em Rad• DECLINAÇÃO DO SOL : = 23,45 x sen x [ 360 x (284 + DJ) % 365] = graus = xº PRECISA: Dia Juliano (dias) / Declinação do sol  Graus• ÂNGULO HORÁRIO: h = (Hora Solar – 12) x 15  Graus• ÂNGULO ZENITAL (z):  Graus  z + EL = 90°Cos z = sen ( ) x sen ( ) + cos ( ) x cos ( ) x cos hPRECISA: Latitude (Graus) / Declinação do sol / Ângulo horário
  14. 14. • ÂNGULO AZIMUTAL (a)  GrausM.1 : sen a = sen h x cos ( ) M.2 : cos a = sen ( ) x cos z – sen z sen z cos ( ) x sen zPRECISA: Ângulo horário / Declinação do sol / Ângulo zenital / Latitude• FOTOPÉRIODO (N)  HorasN=2xH Ângulo horário: h = H = arc cos [ -Tg ( ) x Tg ( )] PRECISA: Latitude / Declinação 15 Grau ou Rad• NASCER DO SOL: NS = 12 - N POR DO SOL: PS = 12 + N  em hora minutos segundos 2 2• TEMPO SOLAR (sempre referência em Brasília = 45º W)PRECISA: Dia Juliano / = 360 x (DJ – 1)  Graus 365,24Equação do Tempo  de minuto para horas T = 0,258 x cos ( ) – 7,416 x sen ( ) – 3,648 x cos ( 2 x ) – 9,228 x sen ( 2 x ) Latitude ( ) Longitude ( )Sul - Norte + Leste (E) + Oeste (W) –Correção de Longitude: = Referência - Local <0 BRASÍLIA >0Gráfico da correção da Longitude: w- 45° W E+Tempo solar: Ts = Hora Solar (HS) + T + 15
  15. 15. • RADIÇÃO SOLAR:C=fx Comprimento de onda  em metros E=hxf Freqüência de onda  em Hz : MHz = 10(6) Constante de Plank: 6,6262.10(-34) J.sPropagação da luz no vácuo = 300.10³ Km Energia em função do comprimento de onda• Total de Radiação que incidira por um corpo qualquer:Q = Q Absorvido x Q Refletido x Q Transmitido  1 = A + R+ T Variam de 1 a 0 ou 0 a 100%• GRANDEZAS RADIATIVAS E UNIDADES DE MEDIDASFLUXO RADIANTEF=dQ 1 W = 1 J/s dt 1 cal = 4,18684 JEMITÂNCIA (M)  SAIW.m-² ou cal.com-².min-¹ = ly.min-¹• Corpo Negro (sol)  MW/m² 2) Corpo Real (qualquer corpo)  W.m-²M= x T(4) temperatura em Kelvin (K= 273 + C°) M= x x T(4) Constante : 5,6697.10(-8) Coeficiente de emissão (valor dado)IRRADIÂNCIA SOLAR (E)  ENTRAPRECISA: Dia Juliano / R² = 1 + 0,034 x cos 360 x Dj / Latitude / Ângulo horário / 365,25Declinação do sol / Ângulo zenital / Irradiância : E = S x cos z  W.m² Constante Solar: 1,367 R²
  16. 16. IRRADIAÇÃO (Do)  Mj/M²PRECISA: Dia Juliano / Declinação do sol / R² / Latitude / Ângulo horário H = arc cos [ -Tg ( ) x Tg ( )]Irradiação: Do = 0,0864 x S x [ H x sen ( ) x sen ( ) + cos ( ) x cos ( ) x sen H] x R² Rad Grau

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