Download - Atmosfera da Terra
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A Meteorologia no dia-a-diaFormação Contínua de Professores
Universidade dos Açores
Trabalho realizado por:Teófilo BragaSimão MeloDulce MoreiraCarlos Resendes
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• A atmosfera é a mistura de gases que envolve a Terra. O seu limite situa-se a cerca de 1000 km acima do nível do mar. Embora 99% da massa que constitui a atmosfera se localize a menos de 40 km de altitude.
• A atmosfera tem um papel fundamental para assegurar a vida na Terra. Ela é um meio gasoso que interage com a hidrosfera, litosfera, biosfera e criosfera.
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Proteger o planeta em relação à matéria e radiação que provêm do espaço;
Manter a temperatura adequada à existência de vida na Terra.
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A Terra formou-se à cerca de 4600 milhões de anos. Nessa altura, as erupções vulcânicas eram abundantes e havia grande libertação de gases como o vapor de água (H2O) e dióxido de carbono (CO2). Também era constituída, em menor escala, por azoto (N2), sulfureto de hidrogénio (H2S), amoníaco (NH3), metano (CH4), monóxido de carbono (CO) e hidrogénio (H2).
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Com o arrefecimento da Terra, o vapor de água condensou formando-se assim os oceanos.
Após a formação dos oceanos, os primeiros seres autotróficos começaram a realizar fotossíntese e assim a utilizar o dióxido de carbono espalhado na atmosfera.
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Forma-se o oxigénio, essencial à vida, que se vai acumulando pela atmosfera terrestre.
O azoto, que por sua vez também tem uma grande influência na vida, é fixado em bactérias capazes de produzir amoníaco, desencadeando ciclos bioquímicos que conduzem à formação de aminoácidos, as unidades estruturais das proteínas que entram na constituição dos seres vivos.
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O azoto era inicialmente pouco abundante mas, como se trata de um gás pouco reactivo, foi-se acumulando na atmosfera à medida que se libertava da crosta terrestre.
A partir do oxigénio desencadearam-se outras reacções, nomeadamente, a formação de ozono que existe na estratosfera.
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A atmosfera é um invólucro gasoso que rodeia a Terra e gira em sincronia com ela.
A divisão da atmosfera em camadas deve-se, essencialmente a três pontos de inversão de temperatura.
A divisão da atmosfera em camadas baseia-se na existência de pontos de inflexão na curva que traduz a relação da temperatura com a altitude.
De um modo geral, a densidade da atmosfera diminui com a altitude.
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Estas oscilações de temperatura estão relacionadas com o predomínio de cada uma das três fontes de calor disponíveis: absorção directa da radiação solar ultravioleta; reacções químicas exotérmicas, sobretudo a formação do ozono; e absorção da radiação infravermelha emitida pela Terra.
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As camadas da atmosfera são definidas precisamente a partir de pontos mínimos e máximos da variação da temperatura com a altitude.
As zonas de fronteira tomam o nome de tropopausa, estratopausa, mesopausa e termopausa, significando, respectivamente, os limites da troposfera, estratosfera, mesosfera e termosfera.
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A Temperatura, densidade e pressão diminuem com o aumento da atitude.
A maior parte dos fenómenos meteorológicos que condicionam o estado do tempo passam-se na troposfera, que é a região mais activa relativamente a fenómenos observáveis.
Ocorre efeito térmico da radiação: absorção de radiação por parte do ar que origina aumento de temperatura.
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A densidade e a pressão diminuem com o aumento da atitude até se considerarem praticamente constantes.
A temperatura aumenta com o aumento da atitude.
Ocorre o efeito químico da radiação: decomposição do ozono devido à absorção de UVB.
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A temperatura diminui com o aumento da atitude.
Nesta camada a densidade do ar é já muito reduzida, praticamente não ocorrem reacções químicas.
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A temperatura aumenta muito com o aumento da atitude.
É uma camada muito sensível à intensa radiação solar.
A pressão atmosférica e a densidade são praticamente nulas.
Ocorre o efeito químico da radiação: ionização das moléculas de O2 e N2 devido à absorção de UVC.
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Camada mais exterior da atmosfera
As temperaturas nesta camada atingem valores superiores a 1000 K.
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Características das camadas da atmosfera
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Todos estes componentes são de origem natural, mas muitos deles resultam também da actividade humana, ex. CO2 e CO.
Na atmosfera existem ainda outros componentes (provêm apenas da actividade humana), ex. clorofluorocarbonetos – os CFCs usados nos sprays, nos frigoríficos e nos aparelhos de ar condicionado.
Todos os gases resultantes da actividade humana dizem-se de ORIGEM ANTROPOGÉNICA.
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A concentração dos componentes vestigiais da atmosfera têm sofrido nos últimos anos alterações significativas.
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Óxidos de carbono Óxidos de enxofre Óxidos de azoto CFCs Compostos orgânicos volateis (COV) Matéria Particulada
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Poluentes atmosféricos
Fontes dos poluentes antropogénicos
Consequências
•Óxidos de carbono CO2 e CO
•Desflorestação•Incêndios florestais•Queima dos combustíveis fósseis
•CO2 agravamento do efeito de estufa• CO veneno
•Óxidos de enxofre SO2 e SO3
• Queima de combustíveis fosseis •Indústria do papel •Indústria petrolífera •Incêndios florestais
• Contribuição para as chuvas ácidas • Contribuição para o smog
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•Óxidos de azotoNO2, NO e N2O
• Agricultura •Queima de combustíveis nos meios de transporte
• Contribuição para as chuvas (NO2).•Produção de O3 junto do solo (NO2)• Contribuição para o smog (fumo + nevoeiro)
•Clorofluorocarbonetos CFC
• Sprays • Indústria do frio• Aparelhos de ar condicionado
• Destruição da camada de ozono na estratosfera
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• Metano e Etano CH4 e C2H6
•Funcionamento de motores • Agricultura •Ruminantes
• Agravamento do efeito de estufa • Reacções alérgicas
• Matéria partículada Fumos, Poeiras
• Indústria metalúrgica e petroquímica
• Doenças pulmonares
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O Sol, cuja superfície se encontra a cerca de 6000ºC, emite radiações electromagnéticas de todos os tipos com maior intensidade na zona do visível, mas também nas zonas do ultravioleta e infravermelho.
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A radiação solar que atinge a atmosfera terrestre interage com ela, podendo:
◦ Ser reflectida pelos átomos e moléculas constituintes do ar e pelas partículas em suspensão na atmosfera;
◦ Propagar-se nos meios materiais;
◦ Ser totalmente ou parcialmente absorvida pelos átomos ou moléculas.
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A Terra absorve, reflecte e emite radiação.
O albedo é considerado a fracção de radiação que é reflectida por uma planeta.
A Terra apresenta diferentes albedos consoante a superfície em que incide a radiação proveniente do Sol.
O albedo médio da Terra é de 30%.
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A atmosfera constitui um filtro das radiações mais energéticas provenientes do Sol, sem a qual a vida na Terra não seria possível.
A radiação ultra-violeta é uma gama importante do espectro electromagnético sendo comum subdividi-la em 3 tipos:◦ UV-A◦ UV-B◦ UV-C
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Radiação UV-A – (menos energética) – é pouco retida pela atmosfera.
Radiação UV-B – (moderada) – é retida pelo ozono(O3) estratosférico e pelo oxigénio (O2).
Radiação UV-C – (mais energética) – absorvida pelo oxigénio(O2) e azoto (N2).
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O Ozono (O3) é uma molécula constituída por 3 átomos de Oxigénio. Caracteriza-se por ser muito reactiva e ter um forte poder oxidante.
Há dois tipos de ozono:◦ Ozono estratosférico – existe na estratosfera,
desempenhando um papel vital ao filtrar a radiação solar ultravioleta permitindo a vida na Terra;
◦ Ozono troposférico – existe na troposfera, causando efeitos negativos na saúde do ser humano, na vegetação e nos materiais.
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O ozono troposférico é um poluente secundário, ou seja, não é directamente emitido para a atmosfera pelas fontes emissoras, sendo formado através de um conjunto de reacções químicas entre outros poluentes, nomeadamente os NOx e os COV.
O aumento de ozono junto ao solo deve-se em grande parte ao aumento de tráfego automóvel – libertação de CO.
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Os mecanismos físico-químicos de formação e destruição de ozono troposférico são processos lentos e complexos, não podendo ser analisados apenas à escala local uma vez que este pode ser transportado pelas massas de ar.
Nas áreas urbanas, na proximidade das fontes emissoras, o monóxido de azoto emitido pelos veículos automóveis pode reagir com o O3, reduzindo a nível local a concentração deste poluente.
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Na estratosfera o ozono tanto se forma como se decompõe:
O. + O2 O3
O3 O. + O2
A formação e a decomposição do ozono constituí um equilíbrio dinâmico, o qual tem vindo a ser alterado pela presença de poluentes atmosféricos - os CFCs.
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Os CFCs provêm de sistemas de refrigeração como os frigoríficos, ar condicionados e dos aerossóis – os sprays
Os CFCs: São derivados do metano (CH4) e do etano (C2H6)
São gases à temperatura ambiente e têm um ponto de ebulição aproximadamente de 30ºC.
Não são corrosivos, nem inflamáveis ou tóxicos
São muito estáveis, podendo durar até 100 anos.
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As moléculas ascendem na troposfera sem sofrerem alteração química, atingindo a estratosfera onde sofrem dissociação por acção das radiações UV, originando quantidades significativas de radicais livres (Cl.) que interagem com o ozono, consumindo-o.
CCl3F + radiação UV Cl2F. + Cl.
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Uma das reacções mais importantes para a destruição do ozono, contribuindo de forma significativa para a redução deste gás na atmosfera e provocando o buraco na camada de ozono é:
Cl. + O3 ClO. + O2
O radical Cl. é regenerado
ClO. + O. Cl. + O2
Cl. + O3 ClO. +O2
ClO. + O. …
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É a diminuição da espessura da camada de ozono.
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O clima sempre variou por motivos naturais. No entanto, dados recentes demonstram que, nas últimas décadas, têm ocorrido variações acima do normal, devido a actividades humanas, industriais e agrícolas.
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A radiação solar aquece a superfície terrestre. Uma parte dessa radiação é absorvida ou reflectida novamente para a terra pelos gases com efeito de estufa presentes na atmosfera, como o dióxido de carbono, o vapor de água, o óxido nitroso, o metano e o ozono. Este processo natural denomina-se efeito de estufa e torna possível a vida no nosso planeta. Sem este efeito, a temperatura média global seria de -18°C.
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Ao longo do último século, a actividade humana deixou as suas marcas no ambiente e a concentração de gases com efeito de estufa na atmosfera, dos quais 80% são CO2, é agora mais elevada do que nos últimos 650 000 anos.
O resultado é que a temperatura média global aumentou 0,74°C e na Europa este aumento atingiu 1°C.
Ao queimar combustíveis fósseis como o gás, o carvão, o petróleo e seus derivados para produzir energia, a Humanidade libertou enormes quantidades de CO2 na atmosfera. Outros gases com efeito de estufa são emitidos por algumas actividades industriais, pela agricultura e até pelos aterros sanitários.
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Europa
Açores
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As calotes polares estão a derreter. A área de mar coberta por gelo árctico no Pólo Norte diminuiu 10% nas últimas décadas e a espessura do gelo sobre a água diminuiu cerca de 40%. Do outro lado do mundo, as plataformas de gelo do continente antárctico tornaram-se instáveis.
Os glaciares estão a recuar. É provável que 75% dos glaciares dos Alpes suíços desapareçam até 2050.
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O nível do mar está a aumentar. Ao longo do último século, o nível do mar aumentou entre 12 e 22 cm e prevê-se que este aumento atinja 59 cm durante este século. Contudo, esta previsão não inclui as rápidas alterações que se observarão no fluxo de gelos da Gronelândia e da Antárctica – não se podem excluir valores mais elevados.
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Fenómenos climáticos extremos – tempestades, inundações, secas e ondas de calor. Na última década, houve três vezes mais catástrofes naturais relacionadas com o clima do que nos anos 60. A partir de 2070, pode ocorrer na Europa uma onda de calor semelhante à de 2003 de dois em dois anos. O Verão escaldante de 2003 contribuiu para a morte precoce de cerca de 35 000 europeus nas primeiras duas semanas de Agosto, desencadeou incêndios florestais de larga escala e provocou prejuízos agrícolas com um valor superior a 10 mil milhões de euros.
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Perda de biodiversidade. Muitos animais e plantas não conseguirão suportar as alterações nas temperaturas. Espécies como o urso polar, a foca, a morsa e o pinguim são particularmente vulneráveis.
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. Em 1992, na Conferência do Rio de Janeiro, foi adoptada a Convenção Quadro das Nações Unidas sobre Alterações Climáticas cujo objectivo é estabilizar a concentração de gases de efeito de estufa na atmosfera, a um nível que impeça uma ruptura perigosa , de natureza antropogénica, do sistema climático.
Em 1997 foi assinado o Protocolo de Quioto que instituiu a obrigatoriedade das emissões de 6 gases com efeito de estufa serem reduzidos de 5%, expressas em quantidade de aquecimento global, até um limite entre 2008 e 2010, relativamente aos valores de 1990
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Para além de pressionar os governos dos seus países no sentido de implementarem medidas, nomeadamente nos sectores da produção e consumo da energia, na industria e nos transportes, alterarem os cidadãos deverão alterar os seus comportamentos.
Alguns exemplos:
-sempre que possível andar a pé e usar os transportes públicos ou partilhar o uso do automóvel;
-em casa, usar racionalmente a energia, quer evitando gastos desnecessários quer utilizando equipamentos mais eficientes;