Parte A: Padrões de circulação planetária
Vendo a atmosfera através das nuvens
Visualização do modelo Terra mostrando nuvens a partir de uma simulação usando o modelo do Sistema de Observação da Terra Goddard (GEOS), Versão 5.
Fonte: NASA
/div> Na maioria dos dias a atmosfera é transparente e difícil de ver a olho nu. Ocasionalmente, porém, nuvens, pó, nevoeiro, ou fumo, permitem-nos ver o movimento do ar à nossa volta. Comece este laboratório vendo a animação de vídeo intitulada “GEOS 5 nuvens modeladas”, ligada abaixo. Ao ver este pequeno vídeo clip, considere as seguintes questões sobre nuvens, e como elas nos ajudam a ver e compreender melhor a atmosfera. (Nota: pode ser necessário ver o vídeo várias vezes para ver todos os detalhes.)
- Onde estão as nuvens?
- Por que se movem?
- Aí estão áreas sem nuvens?
- Existem áreas de nuvens extremas?
- As nuvens movem-se para Leste e Oeste, Norte e Sul?
- Que outros padrões de movimento observa?
- Como é que as nuvens nos permitem ver o vento?
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Vídeo cortesia da NASA/Goddard Space Flight Center.
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Do que descobriu no laboratório do ciclo da água (Laboratório 2A), descreva o que pensa estar a causar a formação das nuvens. Recorde uma tarde nublada e arejada; como é que as nuvens nos permitem “ver” o movimento da atmosfera? Discuta padrões de nuvens memoráveis com o seu vizinho.
h3>Escalos do tempo e do clima
Atmosfera é um sistema interligado. Para conveniência do estudo, os cientistas subdividem a circulação atmosférica e os padrões climáticos em categorias com base no seu tamanho e duração. Em geral, os eventos meteorológicos mais pequenos à escala local têm a esperança de vida mais curta, enquanto os padrões à escala global podem persistir durante semanas ou meses. Neste estudo, começará por explorar os padrões de maior escala, as escalas planetárias ou globais, e trabalhará até à escala mais pequena – os padrões que têm lugar no seu próprio bairro, pátio da escola, ou parque.
Fonte do gráfico da escala temporal: Estudos Meteorológicos: Introdução à Ciência Atmosférica, por Joseph Moran.
- Download e imprimir o mapa e a carta organizadora ligada abaixo. Enquanto lê, utilize o mapa e a carta, uma amostra da qual está bem ilustrada, para registar as suas notas sobre as escalas de tempo e espaço do tempo e clima em todo o Laboratório 3. Versão imprimível das escalas de tempo e clima (Acrobat (PDF) 51kB Abr4 12) em (PDF).
li>Acesso, e imprima um Mundo: Mapa climático de Educação Colecção de mapas do mundo (link indisponível).li>Utilizar lápis coloridos para registar as localizações dos factores climáticos globais e continentais no Mundo: Mapa climático.
br>h3>Introdução ao Calor em Movimento Interactivo
Como aprendeu no Laboratório 2, grande parte da radiação solar recebida não é directamente absorvida pela própria atmosfera, mas pelas superfícies da Terra, incluindo tanto a terra como o oceano. A atmosfera, portanto, é em grande parte aquecida indirectamente pela radiação de ondas longas emitida pela superfície da Terra. A atmosfera actua como um fluido gasoso no qual se formam células de convecção. Estas células transferem energia térmica e humidade de um local para outro. Neste laboratório, examinam-se os padrões globais de circulação no oceano e na atmosfera. O oceano e a atmosfera combinam forças para mover tanto a matéria como a energia à volta do globo.
Inicie esta secção do laboratório, explorando as características da interacção do Calor em Movimento, abaixo. Neste interactivo, irá examinar animações, gráficos e pequenos vídeos construídos a partir de dados de satélite da NASA. Enquanto investiga, estará à procura de formas que o oceano e a atmosfera se combinam para mover a humidade e a energia do calor em todo o globo. Tire alguns minutos para explorar os botões e camadas desta ferramenta interactiva de aprendizagem. Quando terminar de explorar, clique no botão Air Flow para voltar ao ecrã de abertura.
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Moving Heat do TERC & informmotion
p>*Este vídeo substitui um Flash interactivo
Os directores do clima e clima global
Nesta secção, será apresentado a cada um dos principais directores do clima e clima global. Tome notas sobre cada “director” no seu caderno, ou no organigrama fornecido no início do laboratório.
Células de circulação atmosférica global
Aquecimento desigual da superfície terrestre pelo sol impulsiona o movimento da atmosfera, que experimentamos como vento. À volta da Terra existem três grandes células de convecção conhecidas como: células de circulação Hadley, Ferrel, e Polar. A nível global, ajudam a equalizar a radiação solar recebida na Terra, transportando o excesso de energia térmica (calor) das regiões equatoriais para os polos.
Voltar e visualizar as células de circulação (clicar no botão mostrar em Células de Circulação), observar como estas células funcionam em conjunto para mover o ar e o calor para longe do equador e em direcção às regiões polares. A origem da energia utilizada para impulsionar estas correntes de ar é a radiação solar de entrada. O processo pode ser dividido nas seguintes etapas, começando no equador.
- First, a radiação solar aquece a superfície da Terra que depois aquece a atmosfera.
- A parcela de ar aquecido, uma secção imaginária do ar torna-se menos densa e começa a subir.
- O ar aquecido pelo sol move-se para cima, afastando-se da superfície da Terra, iniciando uma célula de convecção. Pode ter visto pássaros (ou parapentes) usando versões à escala local destes tipos de “térmicas” para se moverem sem esforço para cima no céu com pouco ou nenhum movimento aparente das asas.
- A parcela de ar arrefece à medida que sobe, libertando calor (armazenado) latente e humidade, formando nuvens.
- Quando a parcela de ar atinge a borda da troposfera, cerca de 10 quilómetros acima da Terra, gira e começa a espalhar-se em direcção aos Polacos.
- Em cerca de 30˚ latitude o ar começa a afundar-se, ou a a diminuir. Este afundamento ocorre porque o ar se tornou mais frio e mais denso. A parcela de ar a afundar é mais seca porque libertou a sua humidade ao subir perto do equador.
- À medida que o ciclo de convecção do ar regressa à terra, aquece e seca devido à compressão, formando áreas de alta pressão. Cada ciclo é completado à medida que o ar regressa ao início e sobe novamente.
Checking In
Descreve o movimento das células de circulação no interactivo; estão todas a rodar na mesma direcção?
Ventos e pressão
Utilizar o calor em movimento interactivo para explorar a relação entre os ventos e a pressão. Registe as suas observações no seu caderno ou na carta e mapa fornecidos no link acima.
- Clique no botão para mostrar os Ventos & Pressão com as Células de Circulação ligadas. Notar onde os sistemas de pressão Alta (H) e Baixa (L) estão localizados em relação às células de circulação. Onde o ar está a subir, a pressão de ar é baixa; onde está a descer, é alta. Nota: a pressão sobre o Equador também é baixa.
li>Esconder as Células de Circulação e os Sistemas de Pressão. Depois, clicar no botão Só Ventos para observar o fluxo dos principais ventos globais: os ventos alísios alísios: estes ventos sopram de este para oeste à volta do globo. São ventos de superfície, que fluem na secção inferior da atmosfera. Encontram-se em latitudes mais próximas do equador. Os ventos alísios dirigem os rastros de tempestades tropicais e deslocam grandes tempestades de pó de África para as Caraíbas. A sua localização, direcção e persistência permitiram o estabelecimento de rotas comerciais através dos oceanos Atlântico e Pacífico. e os westerlieswesterlies: são nomeados pela sua direcção de fluxo, de oeste para leste. São ventos de superfície, que fluem na secção inferior da atmosfera. Estão localizados de 30 a 60 graus de latitude norte e sul. Conduzem tempestades através da América do Norte. . Os ventos alísios são os ventos mais persistentes do planeta. Sopram da mesma direcção mais de 80 por cento das vezes! Os ventos de oeste são importantes para o tempo e clima nos Estados Unidos contíguos.li>Mudar a Vista da Terra entre a Temperatura da Superfície do Mar (SST) e o Mármore Azul para estudar a relação entre a formação de nuvens e a SST. Notar o alinhamento das nuvens e dos ventos em torno do equador. As nuvens formaram-se a partir da humidade que se evaporou do oceano. Tire um momento para repetir a animação GEOS, mostrada no início da página, para confirmar esta relação. Depois, registe as suas observações e responda às perguntas abaixo.
Ciclos globais de evaporação e precipitação da água
- Clique no botão Play animations para ver quatro animações de imagens de satélite da NASA. Ler o texto acima de cada animação para uma descrição dos dados que estão a ser exibidos. (Nota: O controlador de vídeo está abaixo da imagem.) À medida que o filme é reproduzido, o período de tempo é exibido em dias, para que se possa ter uma noção da velocidade de movimento das correntes do ar e do oceano. Note os padrões espaciais (no espaço) e temporais (tempo) de movimento. Para que lado se movem as correntes de água e de ar? Como aprendeu no Laboratório 2A, o laboratório do ciclo da água, na Terra a água geralmente evapora do oceano, move-se com correntes de ar, e chuvas ou neve sobre a terra.
li>Utilizar os botões Overlay e Comparar para procurar relações entre conjuntos de dados. Leia o texto acima das animações descrevendo o que está a tocar na animação. Pode ser necessário reproduzir este vídeo várias vezes para ver todos os detalhes.
Como já viu em vários exemplos, os ventos e as correntes oceânicas movem-se mais do que apenas calor, transportam também quantidades substanciais de humidade em todo o globo. Estude a imagem à esquerda. (Clique na imagem para uma vista maior, numa nova janela.)
3. Procure a relação entre os padrões de circulação de ar e as regiões secas e húmidas. Repare na faixa simétrica das regiões húmidas e secas em redor da Terra. Enquanto visualiza a imagem, responda às perguntas abaixo.
Checking In
Enquanto visualiza a imagem à direita, responda às seguintes perguntas.
- Quais os intervalos de latitude são consistentemente molhados?
- Quais os intervalos de latitude são consistentemente secos?
Jet Streams
Jet Streams são áreas de rios de ar em rápido movimento que circundam a Terra. Podem atingir velocidades superiores a 160 km por hora (100 mph). Estão localizados nos limites das células Hadley, Ferrel, e Polar, descritas acima. Influenciam o movimento de massas de ar maiores que residem sobre os continentes e oceanos. Os Jet Streams estão 6 a 15 quilómetros acima da superfície da Terra, na fronteira entre a troposfera e a estratosfera. Seguem os limites meandrosos entre as massas de ar polares e de latitude média. A Corrente de Jacto Polar, que corre sobre a América do Norte, é geralmente mais forte nos Estados Unidos durante os meses de Inverno. Dirige eventos climáticos de Inverno tão notórios como o “Alberta Clipper” e o “Polar Vortex” através dos Grandes Lagos e da Nova Inglaterra. Como regra geral, quando o “Polar Jet Stream” está localizado a sul da sua localização, o tempo é relativamente frio.
Click this link to view a map of today’s Jet Streams on Globe location. No globo, procure a região do fluxo de ar mais rápido, de cor vermelha. Informações sobre os dados podem ser encontradas clicando na palavra “terra” abaixo do gráfico. Veja o globo terrestre para ver como os Jet Streams meander ao longo do tempo. Registe as suas observações sobre a localização geral dos Jet Streams no seu mapa do mundo impresso.
Padrões de Circulação Oceânica Termohalina
Padrões de vento e tempestades combinam-se para mover a maior parte do calor à volta da Terra. Segundo os cientistas do Centro Nacional de Investigação Atmosférica (NCAR), 78% do transporte de calor no hemisfério norte, e 92% no hemisfério sul, é devido a processos atmosféricos. Para ter uma ideia disto, considere, por exemplo, quanta energia solar foi necessária para impulsionar o ciclo da água no Laboratório 2A. Como a água mudou de estado líquido para gás, a energia foi absorvida, formando uma “nuvem” de vapor de água. Na atmosfera, as nuvens são transportadores tanto de humidade como de energia térmica.
As correntes oceânicas transportam o resto do calor. Estas correntes incluem correntes de superfície, ou correntes impulsionadas pelo vento, e correntes termohalinas (termo=calor; halina=sal) ou correntes de densidade. Um esquema simples destas correntes é ilustrado à esquerda. Estima-se que a água nestas correntes pode levar mil ou mais anos a circular no globo! Veja o pequeno vídeo narrado, abaixo, da National Science Foundation (NSF) para saber mais sobre este importante transportador global de calor. Enquanto assiste, observe como o calor é distribuído em todo o mundo pelas correntes oceânicas.
Depois de ver o vídeo ligado abaixo, responda às perguntas do Checking In, abaixo. (Nota: clique na seta, abaixo do ecrã de imagem, para iniciar o vídeo.) O Balanço de Calor da Terra é uma série de vídeos sobre Ciência 360.
Checking In
Segundo o vídeo:
- Que parte da Terra recebe mais energia solar (insolação) durante todo o ano?
Os trópicos.
- Que mecanismos afastam o calor dos trópicos?
A circulação oceânica e atmosférica move o calor dos trópicos para os pólos.- Quando a água fria e densa do oceano se afunda nos pólos, para onde viaja?
Viaja para o fundo do oceano e depois viaja para norte ou sul em direcção ao equador. ver o esquema à direita para ver o padrão de movimento.Stop and Think
Utiliza a informação dada no texto, gráficos, Moving Heat interactivo, e vídeos nesta secção para responder às seguintes perguntas. Use as notas que tomou no seu mapa climático mundial e a tabela de tempo e escala temporal climática. Sempre que possível, dê exemplos específicos. Para informações mais aprofundadas, consulte o site do Reanalisador Climático descrito nas extensões opcionais abaixo.
- Descreva os padrões globais de movimento da atmosfera e do oceano. Listar exemplos específicos de factores climáticos globais.
- Que transportam a atmosfera e as correntes oceânicas?
- Explicar como o oceano e a atmosfera estão interligados.
- Como seriam diferentes o tempo e o clima da Terra se estas correntes de ar e água não existissem?
P>Precipitação global e padrões de temperatura combinam-se com outras influências regionais e locais, tais como a geografia, para determinar o clima de uma área e, em última análise, os padrões de vegetação. No Laboratório 4: Padrões Climáticos e Vida, irá examinar mais de perto a influência do clima na distribuição espacial da vida vegetal e animal.
Extensões Opcionais
O MeteoEarth App para iPad e comprimidos Android, é uma forma divertida de explorar as relações entre os factores meteorológicos, tais como sistemas de pressão e padrões de vento.
Curioso sobre padrões meteorológicos recentes ou históricos? Consulte este fantástico website Reanalisador Climático para ver uma variedade de fascinantes calendários de mapas, desde globais a regionais.br>
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