Ricardo de Camargo Departamento de Cincias Atmosfricas IAGUSP

Ricardo de Camargo Departamento de Ciências Atmosféricas – IAG/USP ACA 0115 – Introdução às Ciências Atmosféricas Parte 1 Ciências Atmosféricas Conceitos Básicos Evolução Histórica da Meteorologia

Conteúdo • • • Conceitos básicos; Evolução histórica; Formação/Composição da atmosfera; Camadas atmosféricas; Radiação solar; Ozônio estratosférico; Efeito estufa; Água na atmosfera; Umidade e pressão de vapor; Condensação: nevoeiro, orvalho e nuvens; • • • Estabilidade e formação de nuvens; Movimentos da atmosfera; Rotação da Terra e sua influência na atmosfera; Vento geostrófico e força de Coriolis Sistemas atmosféricos (massa de ar, frentes, ciclones etc); Clima e mudanças climáticas.

Ciências Atmosféricas • Ciências Atmosféricas: Estudo da atmosfera da Terra na sua forma mais ampla, envolvendo todos os fenômenos atmosféricos, como por exemplo: 1. 2. 3. 4. 5. 6. Eletricidade atmosférica; Formação de nuvens; Precipitação; Tempestades; Ciclones extratropicais e furacões; Mudanças Climáticas etc.

Ciências Atmosféricas • Áreas das Ciências Envolvidas – – – – Meteorologia; Oceanografia; Geologia; Astronomia; Geoquímica; Glaciologia; Matemática Aplicada e Ciência da Computação. – – – Física solar e do espaço; Física do aerossol; Sensoriamento remoto; Biometeorologia; Etc.

Meteorologia • Meteorologia é a ciência que estuda a atmosfera da Terra com enfoque na descrição e previsão dos padrões de tempo e clima. • Meteoros (μέτέορος) significa suspenso no ar. Os termos “meteoro” ou “meteoritos” são utilizados para denominar corpos que atingem a Terra, tem a mesma origem e significado.

Meteorologia • Tempo Meteorológico é o estado da atmosfera relativo a temperatura, nuvens, precipitação ventos etc. • Clima é o tempo meteorológico médio de uma determinada região. Vem da letra grega κλιμα, κλιμα que significa “inclinação”.

Meteorologia x Climatologia • Meteorologia descreve os fenômenos atmosféricos e a sua variação temporal; • Climatologia descreve os fenômenos atmosféricos de longo período de tempo do ponto de vista estatístico.

Meteorologia • • • Meteorologia Física Meteorologia Sinótica Meteorologia Dinâmica

Meteorologia • Meteorologia Física – A meteorologia física descreve a estrutura e a composição da atmosfera, os processos físicos envolvidos em seus fenômenos e a propagação de energia. – A meteorologia física também aborda os aspectos físicos da atmosfera associados a processos químicos, incluindo o estudo dos fenômenos da alta atmosfera denominado de “Aeronomia”.

Aurora Polar

Termodinâmica da Atmosfera Hodógrafo Temperaturas, instabilidades, vento etc Perfil da Radiossondagem Para S. Paulo Capital Isoterma (Azul) Adiabática Seca (vermelha) Adiabática Úmida (verde) Intensidade e direção do vento Pressão (níveis isobáricos) Razão de Mistura T e Td (°C) Temperatura Trajetória da Parcela

Meteorologia • Meteorologia Sinótica – Na Meteorologia sinótica os movimentos atmosféricos de grande escala são descritos, analisados e previstos. – A meteorologia sinótica está enraizada nos métodos empíricos que surgiram no começo do século 20, com o estabelecimento da rede de observações simultâneas (sinóticas) de superfície. A palavra grega (σινοτικος) significa obter uma visão geral de um local”.

Mapa de pressão atmosférica

Carta Sinótica (Superfície) + Satélite

Precipitação – Catarina

Meteorologia • Meteorologia Dinâmica – Os movimentos atmosféricos são descritos a partir das leis da dinâmica dos fluídos; – Leis da dinâmica dos pluídos Leis de Newton aplicadas a atmosfera; – Segunda Lei de Newton (F = m a).

A Terra é um sistema de referência não Inercial

História da Meteorologia Aristóteles A Meteorologia surgiu na antiguidade com trabalho “METEOROLÓGICA”, escrito por Aristóteles (384 – 322 a. C)

Torre dos Ventos – Atenas, século I a. C

História da Meteorologia Galileu No século XVI, Galileu Galilei (1564 – 1642) estabeleceu bases científicas para a observação dos fenômenos meteorológicos através da invenção do termômetro.

História da Meteorologia Galileu Retrato descrevendo o experimento de Galileu sobre temperatura. Termômetro de Galileu

História da Meteorologia Da Vince Sensor de umidade do ar inventado por Leonardo da Vinci (1452 – 1519)

História da Meteorologia Higrômetro (Umidade do ar) Higrômetro de fio de cabelo humano inventado por Bénédict de Saussure (1783).

História da Meteorologia Anemômetro (Velocidade do Vento) Sensor de Velocidade de vento inventado por Leonardo da Vinci (1452 -1519)

História da Meteorologia Anemômetro de Concha Anemômetro de concha utilizado para medir a velocidade do vento em 1880

História da Meteorologia Anemômetro de Hélice Mede a direção e a velocidade do vento

História da Meteorologia Anemômetro Sônico Mede velocidade do vento medindo a variação na fase da onda de som produzida pelo deslocamento do ar (Efeito Doppler).

História da Meteorologia Telégrafo • Em meados do século XIX, a meteorologia ganhou um grande impulso com o surgimento do telégrafo (1837 -43); • O Telégrafo permitiu transmitir as informações meteorológicas, feitas de forma rotineira, em diferentes partes do mundo; • Surgiram os primeiros mapas meteorológicos de superfície e as primeiras tentativas de formular os mecanismos físicos associados aos ventos e as tempestades.

História da Meteorologia Organização Meteorológica Mundial • Em agosto de 1853 foi realizada em Bruxelas, Bélgica, a primeira conferência Meteorológica Internacional; • 1873 é fundada em Viena, Áustria, a Organização Meteorológica Internacional (“International Meteorological Organization”), com objetivo de organizar a rede de observação meteorológica e disponibilizar as informações para os países membros; • Foi feita a padronização nas técnicas e horários de observação.

História da Meteorologia Teoria da Frente Polar • Na década de 1920 foi formulada a teoria da Frente Polar (“Polar Front”) pela “Escola Norueguesa”. • A escola norueguesa de meteorologia foi formada por Vilhelm Bjerknes, Bjerknes físico norueguês que, entre outras coisas, desenvolveu o “Teorema da Circulação” e estabeleceu bases matemáticas para a previsão do tempo. Vilhelm Frimann Koren Bjerknes (1862 -1951), Oslo, Noruega.

História da Meteorologia Teoria do Ciclone Extratropical • Nesse período Jacob Bjerknes, Bjerknes filho de Vilhelm Bjerknes, publicou o artigo clássico “On the structure of moving cyclones” introduzindo o conceito de ciclone extratropical, um conceito fundamental para o desenvolvimento da previsão tempo. Jacob Aall Bonnevie Bjerknes, 1897 -1975, Estocolmo, Suécia.

História da Meteorologia Vorticidade • Rossby foi um forte defensor da vorticidade como propriedade fundamental na análise dos escoamentos atmosféricos de larga escala; • A solução da equação da conservação de vorticidade obtida por Carl Rossby ganhou bastante reconhecimento, passando a ser denominada de “Ondas de Rossby” em sua homenagem. Carl-Gustav ROSSBY (1898 -1957)

História da Meteorologia Previsão Numérica de Tempo • Em 1922, o meteorologista Britânico Lewis Fry Richardson publicou um trabalho onde foi apresentado, pela primeira vez, o resultado das previsão de tempo através da solução numérica das equações do movimento. Lewis Fry Richardson (1881 -1953), Newcastle, Inglaterra.

História da Meteorologia Radiossondagem • Na década de 1940 começaram a ser realizadas as sondagens verticais de temperatura, umidade e vento, com balões atmosféricos de forma rotineira em diferentes partes do mundo. • Surgiram as primeiras descrições tridimensionais dos campos de temperatura, vento e umidade.

Perfil vertical de temperatura potencial e umidade específica

História da Meteorologia do Pós-Guerra • Na década de 1950 iniciou-se o desenvolvimento de computadores com objetivo na previsão do tempo; • Na década de 1950, os radares, desenvolvidos durante a segunda guerra mundial, foram adaptados para medir gotas de nuvem e precipitação; • Em 1960 foi lançado o primeiro satélite meteorológico TIROS I, iniciando a era espacial da meteorologia.

História da Meteorologia OMM • Criada em 23 de março de 1950, para suceder a OMI, a Organização Meteorológica Mundial (OMM) é uma agência das Organizações das Nações Unidas (ONU) especializada em meteorologia (tempo e clima), hidrologia operacional e ciências geofísicas relacionadas; • OMM ou World Meteorological Organization (WMO) • Web - http: //www. wmo. int/ • A OMM é a voz autorizada da ONU sobre o estado e o comportamento da atmosfera da Terra, sua interação como os oceanos, o clima que ela produz e a distribuição resultante dos reservatórios de águas.

História da Meteorologia Objetivos da OMM • Facilitar a cooperação em escala mundial na instalação de redes de estações para a execução de observações meteorológicas, hidrológicas e outras observações geofísicas relacionadas com a meteorologia. Promover a criação e manutenção de centros destinados à prestação de serviços de meteorologia e afins; • Padronização das observações meteorológicas e afins. Assegurar a publicação uniforme das observações e estatísticas; • Padronização das observações e publicações;

História da Meteorologia Objetivos da OMM • Desenvolvimento da hidrologia operacional; • Sistema de processamento e troca de dados; • Aplicações para o desenvolvimento sócio-econômico (transporte, água, agricultura, oceanos, controle de poluição etc), proteção ambiental e formulação de políticas para prevenção e mitigação de desastre; • Pesquisa e treinamento; v IPCC – Painel Intergovernamental de Mudanças Climáticas.

Meteorologia Atual • Satélites apresentam resolução espacial da ordem de metros; • Sondagens atmosféricas são feitas com GPS; • Supercomputadores permitem previsão com três dias de antecedência com índice de acerto em torno de 90%.

Meteorologia no Brasil • Em 1827 por D. Pedro I cria o Observatório Astronômico; • Em 1888, o Ministério da Marinha criou a Repartição Central Meteorológica e começou a instalar postos meteorológicos em vários pontos do território nacional, além do Observatório Central, situado no Morro de Santo Antônio, no Rio de Janeiro; • Início das medidas sistemáticas em São Paulo em 1887 na Rua da Consolação.

Meteorologia no Brasil anos Jan Fev. mar abril maio junho julho agos set out nov dez média 1887 18, 0 17, 4 16, 6 15, 1 12, 3 10, 9 10, 2 10, 4 14, 0 14, 6 14, 7 17, 5 14, 3 1888 15, 8 16, 8 17, 0 16, 4 13, 5 11, 9 10, 4 12, 6 17, 3 19, 7 17, 4 18, 9 15, 6 1889 19, 3 18, 7 19, 1 16, 4 14, 4 10, 3 12, 0 11, 9 14, 5 16, 0 18, 6 15, 3 1890 18, 4 18, 7 18, 2 13, 5 13, 7 8, 9 10, 6 10, 9 14, 6 12, 6 14, 6 17, 1 14, 3 1891 17, 4 18, 8 17, 1 15, 4 12, 4 11, 6 11, 0 13, 5 15, 3 15, 4 14, 7 1892 18, 4 19, 5 18, 9 16, 0 11, 6 10, 4 6, 8 11, 5 12, 8 14, 2 14, 9 14, 4 14, 1 1893 17, 7 15, 8 16, 6 13, 1 11, 8 10, 7 8, 1 10, 4 12, 5 12, 7 14, 6 12, 9 1894 18, 8 17, 8 16, 7 13, 9 10, 9 9, 0 6, 7 8, 8 11, 5 14, 5 15, 2 16, 7 13, 4 1895 17, 8 16, 9 17, 7 14, 0 12, 1 8, 5 8, 6 11, 2 11, 7 14, 6 16, 0 16, 7 13, 8 1896 17, 5 17, 3 13, 6 11, 2 9, 8 10, 8 12, 6 14, 6 15, 9 18, 6 14, 2 1897 18, 4 16, 8 15, 5 15, 2 13, 7 10, 3 8, 9 11, 1 11, 2 13, 5 13, 8 17, 1 13, 8 1898 18, 8 19, 1 16, 9 15, 5 10, 0 10, 2 9, 8 10, 4 10, 0 12, 6 15, 2 17, 2 13, 8 1899 17, 7 18, 1 18, 6 16, 9 14, 0 10, 5 11, 1 13, 7 15, 9 17, 2 16, 3 15, 3 1900 17, 7 17, 5 17, 6 14, 9 13, 9 11, 8 9, 7 11, 5 13, 3 14, 8 15, 6 16, 7 14, 6 2002 22, 3 21, 4 23, 6 22, 2 18, 9 18, 6 15, 7 19, 2 17, 1 22, 0 21, 4 22, 6 20, 4

Meteorologia no Brasil Criação do INMET • Em 1909 é fundada o Instituto Nacional de Meteorologia do Brasil (INMET); • Atualmente o INMET é um órgão pertencente ao Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento; • O INMET é responsável pela meteorologia no Brasil, representando o País junto à Organização Meteorológica Mundial (OMM), entidade das Nações Unidas para meteorologia e hidrologia. Sua sede no Brasil, está localizada em Brasília (http: //www. inmet. gov. br).

Meteorologia no Brasil Primeiras Previsões do Tempo • Em 1917, o INMET passou a publicar as previsões do tempo para o estado do Rio de Janeiro, coordenadas pelo meteorologista Joaquim Sampaio Ferraz; • Em 1964 foi criado o Departamento de Meteorologia no Instituto de Geociências da Universidade Federal do Rio de Janeiro; • Em 1964 entrou em operação de forma rotineira no Brasil o sistema de sondagem através de radiossondas.

Meteorologia no Brasil Era dos Satélites • Em 1968, o serviço de previsão do Departamento Nacional de Meteorologia começou a receber e utilizar as fotos transmitidas pelos satélites meteorológicos “ESSA” e “NIMBUS”. • A partir de 1970, o Instituto de Pesquisas Espaciais (INPE), em São José dos Campos, Estado de São Paulo, passou a receber e retransmitir os dados e as imagens fornecidas pelos satélites meteorológicos, o europeu “METEOSAT” e o norte-americano “GOES”.

Meteorologia no Brasil Cursos no Brasil • Em 1958, foram criados cursos de formação técnicos em meteorologia; • As décadas de 60 -80 foram marcadas pelo surgimento dos cursos de graduação e pós-graduação em meteorologia na Universidade de São Paulo, Universidade Federal de Pelotas, Rio de Janeiro, Pará, Paraíba e alagoas; • A década de 1990 foi marcada pelo estabelecimento da previsão numérica de tempo no INMET e INPE.