Resumo para ANAC, Bloco 4, Meteorologia parte I

Meteorologia é a ciência que estuda os fenômenos que ocorrem na Atmosfera Terrestre.

Para a aeronáutica, este conteúdo é importante por ter como objetivo a segurança, eficiência e economia nos voos.

O representante brasileiro junto à OACI é o DECEA (Departamento de Controle do Espaço Aéreo). E o representante brasileiro junto à OMM (Organização Meteorológica Mundial) é o INMET (Instituto Nacional de Meteorologia).

Movimentos da Terra

A terra possui dois principais movimentos:

Rotação: Movimento executado em torno do seu próprio eixo, de oeste para leste, com duração de 24 horas, responsável pelo dia e pela noite.

Translação: Movimento da Terra em torno do Sol, de oeste para leste, com duração de 365 dias e 06 horas. Responsável pelo ano bissexto e pelas estações do ano.

Camadas da Atmosfera

A Terra é envolvida por ar que atua de acordo com as diferentes pressões e características, que são divididas por camadas, e elas servem para proteger o planeta Terra.

Troposfera: É a primeira camada da atmosfera, onde está concentrada a maior parte da água, portanto onde ocorre os principais fenômenos meteorológicos. No seu limite superior estão localizadas as correntes de jato (Jet Stream), perigosas a aviação. Com espessura de 07 a 09 km nos pólos, 13 a 15 km nas latitudes temperadas e 17 a 19 km no Equador.

Tropopausa: Espessura de 03 a 05 km. Sua principal característica é a isotermia, temperatura constante em toda a camada.

Estratosfera: Com 25 e 50 km de espessura, esta camada é  marcada pela difusão da luz solar, inclusive devido a ela que a cor do céu é azul. É nela que se encontra a camada de ozônio, responsável por filtrar as radiações ultravioletas provenientes dos raios solares. E é aqui que os aviões transitam com eficiência, pois por não ter tanta água, não ocorre os principais fenômenos meteorológicos perigosos a avião, sendo nula as turbulências e atritos.

Ionosfera: Atinge de 400 a 500 km de espessura. Caracterizada pela presença de cargas elétricas, responsáveis pelo envio de ondas de rádio para a superfície da Terra e é onde os satélites orbitam. É nessa camada que o fenômeno da aurora boreal acontece.

Exosfera: Mais de 500 km espessura,  muitos já consideram como o espaço interplanetário.

Processos de Filtragem dos Raios Solares

A atmosfera funciona como filtro seletivo da radiação solar, e a medida que os raios cruzam as diversas camadas, sofrem absorção, reflexão, difusão, insolação, tudo ao mesmo tempo. Contudo a frequência dessa filtragem ocorre em proporções diferentes em cada camada.

Absorção: Quando os raios são absorvidos, como uma bucha, por alguns elementos atmosféricos, como ozônio, oxigênio, o gás carbônico e vapor d’água, entre outros.

Difusão: Quando os raios incidem em uma superfície e refletem desordenadamente, causando falta da visibilidade.

Reflexão: Quando os raios incidem e refletem, ou seja, voltam para o espaço.

Albedo: É a quantidade de luz refletida. Superfícies mais claras, lisas e brilhantes possuem um maior albedo, pois refletem mais, por exemplo, mar, topo de nuvem, entre outros.

Insolação: É a quantidade de energia que consegue atingir a superfície terrestre após sofrer os efeitos de filtragem seletiva da atmosfera.

Efeito estufa: É um processo que ocorre quando uma parte da radiação infravermelha emitida pela superfície terrestre é absorvida e permanece na Terra. É um fenômeno natural e importante para nossa sobrevivência, pois esquenta nossos dias, caso contrário morreríamos de frio. Seu problema está quando este fenômeno ocorre em excesso, retendo muito calor.

Pressão Atmosférica

A atmosfera, como vimos anteriormente, é uma mistura de diversos gases. Esses gases exercem uma pressão, um certo peso sobre o ambiente. A pressão total, chamada de Pressão Atmosférica, consistente na soma de todas essas pressões de cada gás.

A pressão atmosférica varia com:

Temperatura: A pressão diminui com o aumento da temperatura. As moléculas ficam mais agitadas com o aumento da temperatura e se afastam mais uma das outras, diminuindo a pressão.

Umidade: A pressão diminui com o aumento da umidade.

Densidade: Quanto maior a pressão, maior a densidade. São mais moléculas unidas.

Altitude: A pressão diminui com o aumento da altitude, pois o ar é mais rarefeito.

O instrumento utilizado para medir a pressão é chamado de barômetro e o utilizado para registrá-la é chamado de barógrafo.

Dicas: Variações dos Parâmetros Atmosféricos

Com o aumento da altitude, a pressão e densidade SEMPRE diminuem, pois quanto mais alto mais rarefeito é o ar, sendo menos denso, suas moléculas ficam menos unidas.

Quanto mais seco o ar, maior é seu peso e pressão pois não terá molécula de água para separar-las e ficarão mais juntas.

Não se pode afirmar que quanto maior a altitude menor a temperatura, pois isso vai depender de qual camada esta afirmação estaria sendo analisada (lembre-se da tropopausa).

Atmosfera-padrão (ISA)

Como a aviação é um meio que se conecta mundialmente, foi necessário padronizar algumas variáveis da atmosfera para uniformizar e facilitar as avaliações de voo, comunicações e evitar incidentes. A atmosfera-padrão, aprovada pela OACI, ficou conhecida como “ISA” (Icao Standard Atmosphere), esta padronização expõe a partir do ar considerado seco e puro (ausência de vapor d’água e impurezas):

Composição da atmosfera: 78% de Nitrogênio; 21% de Oxigênio; 1% de outros gases (como Argônio, CO2, Hélio, entre outros)

Temperatura na base da tropopausa: 56,5ºC.

Pressão ao nível do mar: 1.013,25 hPa ou 760 mm de Hg

Temperatura ao nível do mar: - 15ºC ou 59ºF

Gradiente vertical térmico: - 0,65ºC/100metros ou 2ºC/1.000 pés

Gradiente bárico: 1hpa / 30 ft

O vapor d’água existe na atmosfera, contudo não faz parte de sua composição. Ele é proveniente da evaporação da água constante na superfície. Quando a quantidade de vapor d’água na atmosfera está em 0%, diz-se que o ar está “seco”, entre 0% e 4%, diz-se que o ar está “úmido” e em 4%, que é o máximo possível em um volume de ar, diz-se “saturado”.

Conceitos de calor e temperatura

Calor é a energia que se origina do movimento das moléculas de um corpo ou de um meio.

Temperatura é uma grandeza que mede esse grau de agitação das moléculas ou do meio.

Propagação do Calor

Radiação: É a transferência de calor através do espaço, sem contato.

Condução: É a passagem de calor por contato, molécula a molécula.

Convecção: AÉ o processo de transferência de calor por movimentos verticais. Quando o ar aquecido sobe e se torna menos denso, e por consequência o ar frio mais denso desce, formando correntes ascendentes e descendentes, chamadas também de “correntes convectivas”.

Advecção: É a transferência horizontal de calor.

Água na Atmosfera

Ventos

O vento nada mais é do que o movimento horizontal de ar provocado por uma diferença de pressão entre dois pontos. Já o movimento de ar na vertical, chamamos de corrente (ascendente e descendente). Se somente a força da pressão atuasse sobre o ar em movimento, o vento sopraria sempre da ALTA pressão para a BAIXA pressão. Mas existem outras variáveis, e quando elas atuam sobre o ar, seu movimento pode mudar de acordo com as forças atuantes.

Força centrífuga: Gerada pela rotação da terra, é uma força imaginária que impulsiona o ar de dentro para fora do centro da curvatura, sendo máxima no Equador e nula nos polos. Pode-se comparar a centrifugação da maquina de lavar roupa, que ao girar afastam as roupas do centro da maquina.

Força coriólis: É a força que desvia o vento devido ao movimento de rotação da terra. Essa força é mais intensa nos polos e nula no Equador. Provoca um desvio de vento, para esquerda no Hemisfério Sul e para direita no Hemisfério Norte. Ela atua apenas na massa de ar em movimento e quanto maior a velocidade de deslocamento da massa de ar, maior será o efeito da força de Coriolis, formando os conhecidos ciclones.

Força de atrito: Ocorre próxima à superfície e produz um efeito de turbilhonamento, alterando a direção e a velocidade do vento.

Descrição do Vento

Os ventos são caracterizados por:

Sentido do vento: É considerada de onde ele “vem”. Para fins meteorológicos, é informado em relação ao norte verdadeiro e, para fins de navegação, é informado em relação ao norte magnético.

Velocidade/intensidade do vento: Sempre dada em nós (Kt).

Caráter do vento: É a sua regularidade de fluxo.

Direção: Para onde “vai”, ela é considerada variável se não possui uma regularidade.

Velocidade: Quando varia mais de 10kt em um curto espaço de tempo, chamamos de “rajada de vento”.

ANEMÔMETROS são instrumentos que indicam simultaneamente a velocidade e direção dos ventos.

Os procedimentos de pouso e decolagem, para manter a sustentação da aeronave, são realizados sempre contra o vento. Já em rota, o vento de cauda pode resultar em uma economia de combustível e redução do tempo de voo.

Massas de Ar

Trata-se de um vasto volume de ar cuja estrutura apresenta características de pressão, temperatura e umidade. Quanto maior o tempo que esse vasto volume permanecer sobre determinada região, mais homogênea ela vai ficando, tornando-a uma massa de ar.

Frentes

Quando uma massa de ar avança na direção de outra.

Frente fria: Ocorre quando uma massa de ar polar avança sobre outra tropical. O ar frio por ser mais denso, chega com mais força e a diferença de densidade faz com que a massa de ar polar levante a massa de ar tropical, formando uma nuvem vertical. Possui as características de ser mais rápida e violenta que a frente quente; Formação de gelo; Turbulência; Nuvens cumuliformes; Trovoadas e pancadas de chuva.

Frente quente: Ocorre quando uma massa de ar mais quente avança sobre uma massa de ar mais fria. Massa tropical em direção a uma massa polar, por exemplo. Fazendo com que a massa de ar quente, menos densa, suba em forma de “rampa" e barre a continuidade do ar frio, formando nuvem estratiforme e provocando chuvas brandas e contínuas.

Frente estacionária: Uma frente com pouco ou nenhum movimento, fazendo com que as duas massas paradas troquem calor entre si.

Frente oclusa: É o encontro da frente fria com a frente quente. Ocorre quando uma frente fria movendo-se depressa ultrapassa e obstrui uma frente quente, fazendo todo o ar quente se elevar. Transformando as chuvas contínuas e leves, da frente quente, em aguaceiros associados a frente fria. Podendo causar ciclone.

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