O documento resume os principais pontos sobre a atmosfera terrestre discutidos em uma aula de climatologia. Ele explica a composição e estrutura vertical da atmosfera, incluindo a troposfera, estratosfera, mesosfera e termosfera. Além disso, destaca os papéis dos principais gases atmosféricos como nitrogênio, oxigênio, vapor d'água e dióxido de carbono.

1. UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
DEPARTAMENTO DE GEOGRAFIA
Disciplina: FLG 0253 - CLIMATOLOGIA I
ATMOSFERA TERRESTRE
Professor: Emerson Galvani

2. • Aula Anterior:
• - Apresentação do programa, bibliografia,
conceitos iniciais (tempo e clima, controles e
atributos do clima, normal climatológica,
estação meteorológica, etc) e exercício 0.
• Aula de Hoje:
• Atmosfera terrestre, composição, estrutura e
importância, Exercício 1, Visita a EMA do
LCB/USP.
• Entrega do exercício 0.
• Atenção: verificar se o seu nome consta na lista de
presença. Retirar copia do programa da disciplina.

3. A atmosfera da Terra vista do espaço
Fonte: Ahrens, C. D. Meteorology Today, 2003.

4. A Terra vista da Estação Espacial Internacional (Fonte: Nasa)

5. • A ATMOSFERA:
• A atmosfera é uma camada
relativamente fina de gases e material
particulado (aerossóis) que envolvem
a Terra. De fato, 99% da massa da
atmosfera está contida numa
camada de ~32 km. Esta camada é
essencial para a vida e o
funcionamento ordenado dos
processos físicos e biológicos sobre a
Terra.

6. • A atmosfera protege os organismos da
exposição a níveis arriscados de radiação
ultravioleta, contém os gases necessários
para os processos vitais de respiração
celular e fotossíntese e fornece a água e
oxigênio necessária para a vida.
Composição do ar
seco, ou seja,
desconsiderando o
vapor d´água.

7. Principais gases do ar seco.
Gás Porcentagem Ppm
Nitrogênio 78,08 780.000,0
Oxigênio 20,95 209.460,0
Argônio 0,93 9.340,0
Dióxido de
carbono
0,035 350,0
Neônio 0,0018 18,0
Hélio 0,00052 5,2
Metano 0,00014 1,4
Kriptônio 0,00010 1,0
Óxido nitroso 0,00005 0,5
Hidrogênio 0,00005 0,5
Ozônio 0,000007 0,07
Xenônio 0,000009 0,09
Ppm
significa
partes por
milhão.
A[ ]CO2
atual
ultrapassa
400 ppm.

8. O papel dos principais gases
• Nitrogênio e o oxigênio ocupam até 99% do
volume do ar seco e limpo. A maior parte ~1%
restante é ocupado pelo gás inerte argônio que
tem pouca importância nos processos térmicos.
Nitrogênio atua no crescimento de plantas e
oxigênio na respiração.
• Dióxido de carbono é essencial para a
fotossíntese. Por ser um eficiente absorvedor de
energia radiante (de onda longa) emitida pela
Terra, ele influencia o fluxo de energia através
da atmosfera, fazendo com que a baixa
atmosfera retenha o calor, tornando a Terra
própria à vida.

9. Porque o CO2 está aumentando?
Porque existe um ciclo sazonal no CO2?
Verão – maior consumo de CO2
Inverno – as plantas morrem e liberam CO2 para a
atmosfera
Fonte:
https://www.esrl.noa
a.gov/gmd/obop/mlo
/
Sítio com
informações
importantes da
atmosfera, pois é
considerado um
local com
“atmosfera limpa”.

10. O papel dos principais gases
• Vapor d'água é um dos mais variáveis gases
na atmosfera. Nos trópicos úmidos e quentes
constitui 4% do volume da baixa atmosfera,
enquanto sobre os desertos e regiões polares
pode constituir uma pequena fração de 1%.
• Contudo, sem vapor d'água não há nuvens,
chuva ou neve. Além disso, o vapor d'água
também tem grande capacidade de absorção,
tanto da energia radiante emitida pela Terra
(em ondas longas), como também de parte da
energia proveniente do sol.

11. O papel dos principais gases
• Ozônio é a forma triatômica do oxigênio
(O3). A presença do ozônio é vital devido a sua
capacidade de absorver a radiação ultravioleta
(UV) do sol na reação de fotodissociação. Esse
processo ocorre na estratosfera entre 30 e 50
km de altitude
O átomo livre recombina-se novamente para
formar outra molécula de ozônio, liberando
calor. Na ausência da camada de ozônio a
radiação ultravioleta seria letal para a vida.
O
O
UV
O 

 2
3

12. • Ozônio quando ocorre em superfície é
prejudicial a saúde causando irritação
nos olhos e danos aos vegetais.
• Forma-se em superfície com a interação
dos COV (compostos orgânicos voláteis)
e NOx (Óxidos de Nitrogênio) com a
radiação solar.
• Em dias com intensa radiação solar os
níveis de O3 ultrapassam os limites de
segurança em especial no meio da tarde.

13. Fonte: Julio Barbosa Chiquetto, disponivel em
http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/8/8135/tde-19082009-154943/pt-br.php

14. Fonte: CETESB, 2016
https://cetesb.sp.gov.br/ar/padroes-de-qualidade-do-ar/ Acesso em 10 de janeiro de
Padrões de qualidade do ar

15. • Metano (CH4). As principais fontes de geração
desse gás são: - o cultivo de arroz, devido à
condição anaeróbica das áreas alagadas; - os
animais herbívoros, devido ao processo de
digestão (homem inclusive); - depósitos de
carvão, óleo e gás natural, pois liberam
metano para a atmosfera quando escavados
ou perfurados.
• O metano é cerca de 30 vezes mais eficiente
que o CO2 na absorção de radiação
infravermelha (formação do efeito estufa
natural). (ver dados em:
• https://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends_ch
4/

16. • Dos gases apresentados aqueles que
influenciam no efeito estufa são:
• Vapor d´agua (H2O),
• Metano (CH4),
• Dióxido de Carbono (CO2),
• Oxido Nitroso (N2O),
• Consulte em:
https://www.esrl.noaa.gov/gmd/aggi/
• O efeito estufa é um processo natural que ocorre quando a
radiação infravermelha (calor) emitida pela superfície é
impedida de escapar e retorna para a superfície. Sem o efeito
estufa a temperatura média no planeta seria de -18º C, ou seja
33º C abaixo da atual (15,65º C em 2015).
• Marte, por exemplo: Tmédia de –63oC, (verão -36 e inverno -
130 oC).

17. Estrutura Vertical da Atmosfera
Sabemos que o ar é compressível, isto é, seu
volume e sua densidade são variáveis. A força
da gravidade comprime a atmosfera de modo
que a máxima densidade do ar (massa por
unidade de volume) ocorre na superfície da
Terra.
O decréscimo da densidade do ar com a altura é
bastante rápido (decréscimo exponencial) de
modo que na altitude de ~5,6 km a densidade
já é a metade da densidade ao nível do mar e
em ~16 km já é de apenas 10% deste valor e
em ~32 km apenas 1%.

18. Estrutura Vertical da Atmosfera
A patm é expressa no SI (Sistema Internacional) em kPa (quilo
Pascal) mas pode ser representada também em:
1 ATM = 760 mmHg = 1.013,3 mb = 1013,3 hPa = 101,33 kPa
Perfil vertical médio
da pressão do ar.

19. Estrutura Vertical da Atmosfera
• A camada inferior, onde a temperatura
decresce com a altitude, é a troposfera.
Esta se estende a uma altitude média de
12 km (~ 20 km no equador e ~ 8 km nos
pólos).
• Nesta camada a taxa de variação vertical
da temperatura tem valor médio de -
6,5°C/km, ou seja, -0,65 oC a cada 100
metros.
• do grego tropos equivale a revirar ou misturar.

20. Estrutura Vertical da Atmosfera
• Estratosfera em média se inicia a cerca
de 18 a 20 km de altitude com seu topo
localizada a 50 km. É nessa camada que
parte da radiação solar ultravioleta (UV)
é absorvida durante o processo de
formação do Ozônio. Esse processo de
absorção da radiação UV pelo O3 resulta
em aumento da temperatura, passando
de – 57ºC na base a 0 ºC no topo, um
acréscimo de 57ºC.

21. Estrutura Vertical da Atmosfera
• Mesosfera é a camada onde o ar
se torna cada vez mais rarefeito.
A temperatura volta a diminuir
conforme aumenta a altitude. Seu
topo esta em torno de 80 km,
registrando valores em de -90°C.

22. Estrutura Vertical da Atmosfera
• Termosfera: Essa camada se inicia por
volta de 80 km de altitude até cerca de
500 km, destaca-se por apresentar
temperatura do ar elevadas, resultantes
da absorção de radiação solar de onda
curta, principalmente raios gamas, X e
ultravioleta, pelo oxigênio e nitrogênio. É
nesta região que se localiza a ionosfera e
que torna possível a transmissão de
ondas de rádio por refleti-las de volta à
superfície da Terra.

23. Estrutura
Vertical da
Atmosfera

24. Estrutura Vertical da Atmosfera
Como é obtido esse perfil?
- Instrumentos meteorológicos
instalados em aeronaves,
- Lançamento de balões e foguetes
contendo instrumental
meteorológico – Radiossondagem
(~20 km),
- Balões estratosféricos (até ~50km),

25. Estrutura Vertical
da Atmosfera
Para altitudes
superiores a 25 km
são utilizados
balões
estratosféricos.
Tar = 26,0 oC
Td = 17 oC
São Paulo, SP
Lon = 46,65 W
Lat = 23,62 S
Alt = 722 m

26. Tar = 23,1 oC
Td = 19,1 oC
Observe que as duas
curvas Tar e Td
caminham próximas
indicando umidade
do ar elevada.
P = 49,5 mm
Fonte: www.cgesp.org

27. Como a atmosfera atingiu o estado
atual?
• A atmosfera inicial consistia
principalmente de H e He,
• A atmosfera posterior foi formada
principalmente pelas emissões
vulcânicas,

28. Monte St. Helena
(EUA)
adicionando vapor,
CO2 e outros
compostos à nossa
atmosfera.

29. Como a atmosfera chegou a composição atual?
1) Inicialmente por meio de emissões vulcânicas:
– Vapor d’água 85%
– Dióxido de carbono 10%
– Nitrogênio 1 - 5 %
– Enxofre 1 - 5 %
– Partículas e materiais da superfície.
2) Vapor d’água condensou, formando os oceanos.
3) Dióxido de carbono foi dissolvido nos oceanos e
fixado nas rochas sedimentares de carbonato;
4) O oxigênio e ozônio foram obtidos por processo de
Foto-dissociação (A partir da processos com a
Radiação UV).

30. Aproveite a internet:
- Formação da fenômeno de aurora:
- https://www.youtube.com/watch?v=1DXH
E4kt3Fw
- Atmosfera vista do espaço:
- https://www.youtube.com/watch?v=PBJA
R3-UvSQ&feature=youtu.be
- Rede mundial de observação:
- https://oscar.wmo.int/surface/#/

31. Verifique exercício 1 a ser entregue
na próxima aula.
Próxima aula:
- Relações Astronômicas Terra - Sol