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Temperatura do ar e do solo
Prof. Dr. Wilderclay Barreto Machado
UNIVERSIDADE FEDERAL DO OESTE DO PARÁ
a) Radiação solar:
A temperatura do ar é usualmente mais elevada nos
trópicos e mais reduzidas em latitudes médias e altas;
É mais elevada em janeiro que em julho (no Hemisfério
Sul),
Mais elevada durante o dia que à noite;
Mais elevada em dias de céu claro do que nublado
(durante o dia);
CONTROLES DA TEMPERATURA
b) correntes oceânicas
Correntes oceânicas quentes que se dirigem para os pólos tem
efeito moderador do frio.
Um exemplo famoso é a corrente do Atlântico Norte, uma
extensão da corrente do Golfo (quente), que mantém as
temperaturas mais elevadas no oeste da Europa do que seria
esperado para aquelas latitudes.
Este efeito é sentido mesmo no interior do continente devido aos
ventos dominantes de oeste. Outro exemplo é caso de Cabo Frio,
RJ.
CONTROLES DA TEMPERATURA
CONTROLES DA TEMPERATURA
b) correntes oceânicas
Em Cabo Frio, RJ
chove 771,0 mm em
média por ano já em
Angra dos Reis chove
1977 mm/ano.
Hemisfério SUL = 30% de
terras emersas do globo.
Hemisfério NORTE = 70% de
terras emersas do globo.
c) Altitude
A diferença de temperatura média anual entre São Paulo, a uma
altitude de aproximada de 700 m e uma temperatura média de
20,0 oC, e Santos, a uma altitude de 5 m e com temperatura
média anual de 24,0 oC pode ser entendida através de diferença
de altitudes.
A diminuição vertical média da temperatura na troposfera é de
6,5oC por km. Isso é o que denominamos de gradiente
adiabático atmosférico, ou seja, redução da temperatura do ar
por expansão do volume sem que ocorra troca de energia com o
entorno.
CONTROLES DA TEMPERATURA
A temperatura do ar varia espacialmente também na vertical. Como tanto o
aquecimento como o resfriamento do ar se dão a partir da superfície, durante o
dia a tendência é da temperatura do ar ser maior próxima à superfície e menor
com a altura. Já de madrugada, essa situação se inverte, sendo a temperatura
menor próxima à superfície e maior com o aumento da altura. Esses gradientes
verticais de temperatura são apresentados na figura a seguir.
d) advecção de massas de ar,
A advecção de massas de ar se refere ao movimento de uma
massa de ar de uma localidade para outra.
A advecção de ar frio ocorre quando o vento sopra através das
isotermas de uma área mais fria para outra mais quente,
enquanto na advecção de ar quente o vento sopra através
das isotermas de uma região mais quente para uma mais
fria.
Isotermas são linhas traçadas sobre um mapa, que unem
pontos com mesma temperatura do ar.
A advecção de massas de ar pode compensar ou mesmo
sobrepor-se à influência da radiação sobre a temperatura
podendo, por exemplo, causar a queda da temperatura num
início de tarde, apesar do céu claro.
CONTROLES DA TEMPERATURA
e) aquecimento diferencial da terra e da água.
Variações nas temperaturas do ar são muito mais elevadas sobre
a terra que sobre a água. Razões:
1) o fato que a água é altamente móvel. Quando é aquecida, a
turbulência distribui o calor através de uma massa bem maior.
A variação diurna de temperatura na água alcança profundidade
de 6 metros ou mais e a variação anual pode atingir de 200 a
600 metros. Por outro lado, o calor não penetra
profundamente no solo ou rocha; ele permanece numa fina
camada superficial, pois deve ser transferido pelo lento
processo de condução.
CONTROLES DA TEMPERATURA
2) Como a superfície da terra é opaca, o calor é absorvido
somente na superfície. A água, sendo mais transparente,
permite que a radiação solar penetre à profundidade de vários
metros.
3) O calor específico (a quantidade de calor necessária para
aumentar de 1oC uma massa de 1g da substância) é quase 5
vezes maior para a água que para a terra. Assim, a água
necessita bem mais calor para aumentar sua temperatura na
mesma quantidade que a terra, para uma mesma quantidade
de massa.
4) A evaporação (que é um processo de resfriamento) é bem
maior sobre a água que sobre a superfície da terra.
CONTROLES DA TEMPERATURA
Variação na amplitude média anual da
temperatura com a latitude
Latitude Hemisfério Norte Hemisfério Sul
0 0 0
15 3 4
30 13 7
45 23 6
60 30 11
75 32 26
90 40 31
Amplitude térmica (AT) é a diferença entre a temperatura
máxima (Tmax) e mínima do ar (Tmin).
CONTROLES DA TEMPERATURA
f) posição geográfica (continentalidade/maritimidade).
Uma localidade costeira na qual os ventos dominantes são
dirigidos do mar para a terra e outra na qual os ventos são
dirigidos da terra para o mar podem ter temperaturas
consideravelmente diferentes. No 1o caso, o lugar sofrerá a
influência moderadora do oceano enquanto o 2o terá um
regime de temperatura mais continental, com maior contraste
entre as temperaturas de inverno e verão e entre dias e
noites.
- No interior do continente: continentalidade e - Próximas aos
oceanos: maritimidade.
CONTROLES DA TEMPERATURA
f) posição geográfica (continentalidade/maritimidade).
Exemplo: Salvador-BA, tem uma amplitude térmica anual no
mês de julho de 4,8 oC enquanto que Cuiabá-MT apresenta
amplitude de 15,2 oC. Esse efeito é conhecido como
maritimidade/continentalidade atuando, respectivamente, em
Salvador e Cuiabá.
Recorde que as localidades estão em latitudes próximas e
também em altitudes próximas (apenas 100 metros de
diferença).
CONTROLES DA TEMPERATURA
Variação Temporal da Temperatura do Ar – Anual (continentalidade/maritimidade)
Temperatura do ar
Efeito da distância do
mar (continentalidade)
na variação da
temperatura do ar
(normais 1961-1990).
Controle posição
geográfica conforme
descrito.
Variação Temporal e latitudinal da Temperatura do Ar - Anual
Temperatura do ar
Padrões de
variações
sazonais da
temperatura do
ar nas latitudes
baixas e médias
(normais 1961-
1990). Fonte:
Assunção, 2007.
O padrão para a medida da temperatura do ar visa
homogeneizar as condições de medida, com relação ao topo e
microclima, deixando essa variável dependente unicamente
das condições macroclimáticas, o que possibilita a
comparação entre locais. Assim, mede-se a temperatura do ar
com os sensores instalados em um abrigo meteorológico, a
1,5 – 2,0 m de altura e em área plana e gramada.
Medida da Temperatura do Ar
Medida da Temperatura do Ar
Abrigos
meteorológicos
utilizados em
estações
meteorológicas
convencionais
Abrigo
meteorológico
utilizado em
estações
meteorológicas
automáticas
Temperatura do ar
Instrumentos de Medida
Termômetro de mercúrio
Temperatura do ar
Varejão-Silva, 2005
Temperatura do ar
Instrumentos de Medida – Termógrafo Bimetálico
Varejão-Silva, 2005
Cálculo da Temperatura Média do Ar
Tmed do ar = (Ta9h + Tmáx + Tmín + 2.Ta21h) / 5
Estação convencional:
INMET
IAC Tmed do ar = (Ta7h + Ta14h + 2.Ta21h) / 4
Valores
Extremos
Tmed do ar = (Tmáx + Tmín) / 2
Termógrafo
Tmed do ar = ( Tai) / 24
Tai é a temperatura do ar medida
a cada intervalo de 1 hora e 24 é
o total de observações feitas ao
longo de um dia
Cálculo da Temperatura Média do Ar
Tmed do ar = ( Tai) / n
Estação Automática :
Real
Tai é a temperatura do ar medida
a cada intervalo de tempo e “n”
é o total de observações feitas
ao longo de um dia.
Com os valores de temperatura do ar obtido em escala horária em um
sensor eletrônico instalado da estação meteorológica, determine para
as datas de 21/12/2001 e 21/06/2002:
a) O valor da temperatura máxima, mínima e a amplitude térmica
diária;
b) Horários em que ocorreram as máximas e mínimas. Por que ocorreu
nesses horários?
c) Explique a variação da temperatura máxima, mínima e da amplitude
nas duas datas;
d) O valor da temperatura média pela diferentes metodologias (INMET,
IAC, Valores Extremos, EMA), compare os dados
e) Como estaria a cobertura de nuvens nessas duas datas? Por que se
pode afirmar isso?
EXERCÍCIO
Temperatura do ar (o
C) - 21/06/2002 - Estação Meteorológica - LCB
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Hora do dia
Tar
(
o
C)
Temperatura do ar (o
C) - 21/12/2001 - Estação Meteorológica - LCB
10
11
12
13
14
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18
19
20
21
22
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24
25
26
27
28
29
30
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Hora do dia
Tar
(
o
C)
Temperatura do solo
Temperatura do solo – Variação diária
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
18,0
18,5
19,0
19,5
20,0
20,5
21,0
21,5
22,0
22,5
30 cm
20 cm
10 cm
Temperatura
do
Solo
(
o
C)
22 de maio de 2003 (Botucatu, SP)
Umidade do ar - vento
Prof. Dr. Wilderclay Barreto Machado
UNIVERSIDADE FEDERAL DO OESTE DO PARÁ
Exercício
Calcule as variáveis es, ea, UR, déficit de vapor e To, a
partir dos seguintes dados obtidos ás 14h de um mesmo
dia: no interior de uma estufa plástica (Ts = 38°C e Tu =
27°C) e na condição externa (posto meteorológico – Ts =
27°C e Tu = 21,5°C).
A estação meteorológica observou uma rajada de vento de
20,4 m/s. Qual a velocidade desse vento em km/h e qual
sua classificação de acordo com a escala de Belfort?
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  • 1. Temperatura do ar e do solo Prof. Dr. Wilderclay Barreto Machado UNIVERSIDADE FEDERAL DO OESTE DO PARÁ
  • 2.
  • 3. a) Radiação solar: A temperatura do ar é usualmente mais elevada nos trópicos e mais reduzidas em latitudes médias e altas; É mais elevada em janeiro que em julho (no Hemisfério Sul), Mais elevada durante o dia que à noite; Mais elevada em dias de céu claro do que nublado (durante o dia); CONTROLES DA TEMPERATURA
  • 4. b) correntes oceânicas Correntes oceânicas quentes que se dirigem para os pólos tem efeito moderador do frio. Um exemplo famoso é a corrente do Atlântico Norte, uma extensão da corrente do Golfo (quente), que mantém as temperaturas mais elevadas no oeste da Europa do que seria esperado para aquelas latitudes. Este efeito é sentido mesmo no interior do continente devido aos ventos dominantes de oeste. Outro exemplo é caso de Cabo Frio, RJ. CONTROLES DA TEMPERATURA
  • 5. CONTROLES DA TEMPERATURA b) correntes oceânicas Em Cabo Frio, RJ chove 771,0 mm em média por ano já em Angra dos Reis chove 1977 mm/ano. Hemisfério SUL = 30% de terras emersas do globo. Hemisfério NORTE = 70% de terras emersas do globo.
  • 6. c) Altitude A diferença de temperatura média anual entre São Paulo, a uma altitude de aproximada de 700 m e uma temperatura média de 20,0 oC, e Santos, a uma altitude de 5 m e com temperatura média anual de 24,0 oC pode ser entendida através de diferença de altitudes. A diminuição vertical média da temperatura na troposfera é de 6,5oC por km. Isso é o que denominamos de gradiente adiabático atmosférico, ou seja, redução da temperatura do ar por expansão do volume sem que ocorra troca de energia com o entorno. CONTROLES DA TEMPERATURA
  • 7. A temperatura do ar varia espacialmente também na vertical. Como tanto o aquecimento como o resfriamento do ar se dão a partir da superfície, durante o dia a tendência é da temperatura do ar ser maior próxima à superfície e menor com a altura. Já de madrugada, essa situação se inverte, sendo a temperatura menor próxima à superfície e maior com o aumento da altura. Esses gradientes verticais de temperatura são apresentados na figura a seguir.
  • 8.
  • 9. d) advecção de massas de ar, A advecção de massas de ar se refere ao movimento de uma massa de ar de uma localidade para outra. A advecção de ar frio ocorre quando o vento sopra através das isotermas de uma área mais fria para outra mais quente, enquanto na advecção de ar quente o vento sopra através das isotermas de uma região mais quente para uma mais fria. Isotermas são linhas traçadas sobre um mapa, que unem pontos com mesma temperatura do ar. A advecção de massas de ar pode compensar ou mesmo sobrepor-se à influência da radiação sobre a temperatura podendo, por exemplo, causar a queda da temperatura num início de tarde, apesar do céu claro. CONTROLES DA TEMPERATURA
  • 10. e) aquecimento diferencial da terra e da água. Variações nas temperaturas do ar são muito mais elevadas sobre a terra que sobre a água. Razões: 1) o fato que a água é altamente móvel. Quando é aquecida, a turbulência distribui o calor através de uma massa bem maior. A variação diurna de temperatura na água alcança profundidade de 6 metros ou mais e a variação anual pode atingir de 200 a 600 metros. Por outro lado, o calor não penetra profundamente no solo ou rocha; ele permanece numa fina camada superficial, pois deve ser transferido pelo lento processo de condução. CONTROLES DA TEMPERATURA
  • 11. 2) Como a superfície da terra é opaca, o calor é absorvido somente na superfície. A água, sendo mais transparente, permite que a radiação solar penetre à profundidade de vários metros. 3) O calor específico (a quantidade de calor necessária para aumentar de 1oC uma massa de 1g da substância) é quase 5 vezes maior para a água que para a terra. Assim, a água necessita bem mais calor para aumentar sua temperatura na mesma quantidade que a terra, para uma mesma quantidade de massa. 4) A evaporação (que é um processo de resfriamento) é bem maior sobre a água que sobre a superfície da terra. CONTROLES DA TEMPERATURA
  • 12. Variação na amplitude média anual da temperatura com a latitude Latitude Hemisfério Norte Hemisfério Sul 0 0 0 15 3 4 30 13 7 45 23 6 60 30 11 75 32 26 90 40 31 Amplitude térmica (AT) é a diferença entre a temperatura máxima (Tmax) e mínima do ar (Tmin). CONTROLES DA TEMPERATURA
  • 13. f) posição geográfica (continentalidade/maritimidade). Uma localidade costeira na qual os ventos dominantes são dirigidos do mar para a terra e outra na qual os ventos são dirigidos da terra para o mar podem ter temperaturas consideravelmente diferentes. No 1o caso, o lugar sofrerá a influência moderadora do oceano enquanto o 2o terá um regime de temperatura mais continental, com maior contraste entre as temperaturas de inverno e verão e entre dias e noites. - No interior do continente: continentalidade e - Próximas aos oceanos: maritimidade. CONTROLES DA TEMPERATURA
  • 14. f) posição geográfica (continentalidade/maritimidade). Exemplo: Salvador-BA, tem uma amplitude térmica anual no mês de julho de 4,8 oC enquanto que Cuiabá-MT apresenta amplitude de 15,2 oC. Esse efeito é conhecido como maritimidade/continentalidade atuando, respectivamente, em Salvador e Cuiabá. Recorde que as localidades estão em latitudes próximas e também em altitudes próximas (apenas 100 metros de diferença). CONTROLES DA TEMPERATURA
  • 15. Variação Temporal da Temperatura do Ar – Anual (continentalidade/maritimidade) Temperatura do ar Efeito da distância do mar (continentalidade) na variação da temperatura do ar (normais 1961-1990). Controle posição geográfica conforme descrito.
  • 16. Variação Temporal e latitudinal da Temperatura do Ar - Anual Temperatura do ar Padrões de variações sazonais da temperatura do ar nas latitudes baixas e médias (normais 1961- 1990). Fonte: Assunção, 2007.
  • 17. O padrão para a medida da temperatura do ar visa homogeneizar as condições de medida, com relação ao topo e microclima, deixando essa variável dependente unicamente das condições macroclimáticas, o que possibilita a comparação entre locais. Assim, mede-se a temperatura do ar com os sensores instalados em um abrigo meteorológico, a 1,5 – 2,0 m de altura e em área plana e gramada. Medida da Temperatura do Ar
  • 18. Medida da Temperatura do Ar Abrigos meteorológicos utilizados em estações meteorológicas convencionais Abrigo meteorológico utilizado em estações meteorológicas automáticas Temperatura do ar
  • 19. Instrumentos de Medida Termômetro de mercúrio Temperatura do ar Varejão-Silva, 2005
  • 20. Temperatura do ar Instrumentos de Medida – Termógrafo Bimetálico Varejão-Silva, 2005
  • 21. Cálculo da Temperatura Média do Ar Tmed do ar = (Ta9h + Tmáx + Tmín + 2.Ta21h) / 5 Estação convencional: INMET IAC Tmed do ar = (Ta7h + Ta14h + 2.Ta21h) / 4 Valores Extremos Tmed do ar = (Tmáx + Tmín) / 2 Termógrafo Tmed do ar = ( Tai) / 24 Tai é a temperatura do ar medida a cada intervalo de 1 hora e 24 é o total de observações feitas ao longo de um dia
  • 22. Cálculo da Temperatura Média do Ar Tmed do ar = ( Tai) / n Estação Automática : Real Tai é a temperatura do ar medida a cada intervalo de tempo e “n” é o total de observações feitas ao longo de um dia.
  • 23.
  • 24.
  • 25. Com os valores de temperatura do ar obtido em escala horária em um sensor eletrônico instalado da estação meteorológica, determine para as datas de 21/12/2001 e 21/06/2002: a) O valor da temperatura máxima, mínima e a amplitude térmica diária; b) Horários em que ocorreram as máximas e mínimas. Por que ocorreu nesses horários? c) Explique a variação da temperatura máxima, mínima e da amplitude nas duas datas; d) O valor da temperatura média pela diferentes metodologias (INMET, IAC, Valores Extremos, EMA), compare os dados e) Como estaria a cobertura de nuvens nessas duas datas? Por que se pode afirmar isso? EXERCÍCIO
  • 26. Temperatura do ar (o C) - 21/06/2002 - Estação Meteorológica - LCB 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Hora do dia Tar ( o C)
  • 27. Temperatura do ar (o C) - 21/12/2001 - Estação Meteorológica - LCB 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Hora do dia Tar ( o C)
  • 29.
  • 30.
  • 31.
  • 32.
  • 33.
  • 34. Temperatura do solo – Variação diária 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 18,0 18,5 19,0 19,5 20,0 20,5 21,0 21,5 22,0 22,5 30 cm 20 cm 10 cm Temperatura do Solo ( o C) 22 de maio de 2003 (Botucatu, SP)
  • 35.
  • 36.
  • 37.
  • 38. Umidade do ar - vento Prof. Dr. Wilderclay Barreto Machado UNIVERSIDADE FEDERAL DO OESTE DO PARÁ
  • 39.
  • 40.
  • 41.
  • 42.
  • 43.
  • 44.
  • 45.
  • 46.
  • 47.
  • 48.
  • 49.
  • 50.
  • 51.
  • 52.
  • 53.
  • 54.
  • 55.
  • 56.
  • 57.
  • 58. Exercício Calcule as variáveis es, ea, UR, déficit de vapor e To, a partir dos seguintes dados obtidos ás 14h de um mesmo dia: no interior de uma estufa plástica (Ts = 38°C e Tu = 27°C) e na condição externa (posto meteorológico – Ts = 27°C e Tu = 21,5°C). A estação meteorológica observou uma rajada de vento de 20,4 m/s. Qual a velocidade desse vento em km/h e qual sua classificação de acordo com a escala de Belfort?