A METEOROLOGIA E A ESTAÇÃO METEOROLÓGICA
Anemômetro (Jan Barani, 2012).
Meteorologia
A meteorologia é uma das ciências que estudam a atmosfera terrestre, que tem como foco o estudo dos processos atmosféricos e a previsão do tempo. Estuda os fenômenos que ocorrem na atmosfera e as interações entre seus estados dinâmicos, físico e químico, com a superfície terrestre.
A meteorologia é uma ciência aplicada que estuda as leis da natureza que governam o comportamento da atmosfera e suas interações com a superfície terrestre. A meteorologia emprega este conhecimento na análise e previsão de fenômenos atmosféricos que ocorrem em diferentes escalas de tempo e clima.
A Meteorologia estuda a atmosfera da Terra, as causas das variações climáticas e os fenômenos naturais. O profissional de Meteorologia precisa analisar uma grande quantidade de dados para realizar as previsões e, para isso, utiliza conceitos que englobam a Física e a Matemática, além de muitos recursos tecnológicos.
A Meteorologia pode ser aplicada em difetentes áreas como auxiliar na defesa civil, na agricultura, na geologia, em estudos sobre o impacto ambiental e no turismo.
A ATMOSFERA
Composição do ar
A atmosfera é o conjunto de gases, vapor d'água e partículas, constituindo o que se chama ar, que envolve a superfície da Terra. Não existe um limite superior para a atmosfera, no sentido físico, verificando-se apenas uma progressiva rarefação do ar com a altitude. No âmbito da Meteorologia, geralmente se considera que a atmosfera terrestre possui cerca de 80 a 100 km de espessura. Deve-se ter em mente que essa camada, predominantemente gasosa, é muito delgada quando comparada com o raio médio do planeta. De fato, representa apenas cerca de 1,6% desse raio. A porção mais importante da atmosfera, sob o ponto de vista meteo-rológico, porém, não atinge 20 km de altitude, o que representa apenas 0,3% do raio do pla-neta. Justifica-se, portanto, a crescente preocupação em preservá-la.
Sob o ponto de vista termodinâmico, a atmosfera é um sistema aberto (há intercâmbio de massa com a superfície terrestre e com o espaço), multicomponente e plurifásico. A fase dispersante é o ar propriamente dito: uma mistura homogênea de nitrogênio (Nz), oxigênio (02), argônio (Ar), dióxido de carbono (CO2) e outros gases que figuram em pequenas proporções, chamados constituintes menores (Tabela III.1), juntamente com o vapor d'água. As fases dispersas, líquida e sólida, estão representadas por partículas de natureza hídrica ou não, em suspensão ou em queda livre. O estudo das fases dispersas é, por comodidade, feito separadamente.
Na análise da composição do ar é conveniente suprimir o vapor d'água, exatamente porque sua concentração varia bastante no espaço e também no tempo, alterando as proporções dos demais constituintes. Quando se desumidifica o ar, obtém-se o chamado "ar seco". A composição média do ar seco é praticamente constante até cerca de 25 km de altitude (Tabela III 1). O ar seco pode ser considerado como um único gás especial cuja massa molecular aparente (Ma) equivale à média ponderada das massas moleculares de seus componentes. A soma dos produtos da fração molar pela massa molecular de cada gás (Tabela III.1), fornece:
Ma = 28,964 g mol'
Eventuais desvios da composição média do ar seco são devidas, principalmente, às
variações observadas na concentração do dióxido de carbono (junto à superfície) e do ozônio (em níveis elevados). Como se trata de constituintes encontrados em pequenas proporções, porém, é evidente que essas flutuações não são suficientes para alterar de modo expressivo a composição do ar seco e, por conseguinte, também não introduzem modificações significativas no valor de Ma. Segundo Murgatroyd et al. (1965), a massa molecular aparente do ar seco pode ser considerada constante até 90 km de altitude. Quando se estuda o ar propriamente dito (contendo vapor d'água), o problema da composição torna-se bastante complicado, exatamente devido às flutuações espaciais e temporais observadas na concentração de vapor d'água. Essa questão, todavia, é facilmente contornada, tratando-se o ar como sendo uma mistura de apenas dois componentes, o ar seco e o vapor d'água (Varejão-Silva, 2006).
Composição do ar seco. (Varejão-Silva, 2006).
Vapor d'água. A concentração de vapor d'água na atmosfera embora relativamente pequena, pois dificilmente ultrapassa 4% em volume (Miller, 1971), é bastante variável e, em geral, diminui com a altitude. Em regiões tropicais quentes e úmidas, por exemplo, o vapor d'água pode ser en-contrado, próximo à superfície, em uma proporção tão alta quanto 40 g por quilograma de ar seco; nas zonas polares frias e secas, essa cifra pode cair para cerca de 0,5 g. kg-1.
Apesar de sua baixa concentração, o vapor d'água é um constituinte atmostérico importantíssimo por interferir na distribuição da temperatura: em primeiro lugar, porque participa ativamente dos processos de absorção e emissão de calor sensível pela atmosfera; em segundo, atua como veículo de energia ao transferir calor latente de evaporação, de uma região para outra, o qual é liberado como calor sensível, quando o vapor se condensa.
Além disso, deve-se ressaltar que o vapor d'água é o único constituinte da atmosfera que muda de estado em condições naturais e, em consequência disto, é o responsável pela origem das nuvens e por uma extensa série de fenômenos atmosféricos importantes (chuva, neve, orvalho etc.). Sua proporção na atmosfera determina o nível de conforto ambiental (Varejão-Silva, 2006).
Estrutura vertical média da atmosfera, segundo o critério térmico (acima) e alguns processos físicos e fenômenos importantes (abaixo) (Varejão-Silva, 2006).
INSTRUMENTOS DE UMA ESTAÇÃO METEOROLÓGICA
Barômetro
Anemômetro
Termômetro
Termômetro de máximas e
Termômetro de mínimas
Higrômetro
Psicrômetro
Pluviômetro
Evaporímetro
Heliógrafo
Actinógrafo
O monitoramento das variáveis meteorológicas é fundamental para descrever o clima de um lugar e também observar suas tendências a curto e longo prazos, assim como comparar com os valores de outras regiões e como elas interagem entre si. Por exemplo, valores de pressão diminuindo com o tempo indicam tempo instável, com provável chuva, enquanto que pressão aumentando indica tempo aberto (sem nuvens). Outro exemplo envolve a questão das mudanças climáticas: o clima de uma região deve ter uma série de pelo menos 10 anos de dados para poder ser caracterizado.
Abrigo meteorológico localizado no Parque Cientec com alguns instrumentos (veja mais detalhes no vídeo abaixo).
Uma Estação Meteorológica é constituída de instrumentos que medem as variáveis da atmosfera. Pode ser convencional, que utiliza equipamentos mecânicos e depende de um observador capacitado, ou automática, com equipamentos eletrônicos. Além dos instrumentos, a estação convencional é responsável por observação visual de nebulosidade (tipo e quantidade de nuvens, por quadrante do céu), visibilidade (estimada por objetos com distância conhecida) e fenômenos diversos (como raios e granizo). Com todas essas observações realizadas ao longo de muitos e muitos anos chega-se a conhecer o clima local ou de uma determinada região.
A organização do serviço meteorológico de uma região conta com uma rede de estações meteorológicas de diversos tipos (de superfície, radiossondas, em aeronaves, boias, navios etc). Juntamente com os dados obtidos através dos radares e satélites meteorológicos, estes são enviados para centros regionais de coleta de dados, de onde seguem para centros de previsão de tempo e outras áreas que necessitarem dos dados.
Os instrumentos meteorológicos localizam-se no abrigo, no cercado, no terraço ou em uma sala. O cercado deve ser gramado, pois o albedo da grama é praticamente o mesmo em qualquer lugar do mundo, eliminando mais um fator responsável por gerar um microclima na estação. O abrigo é constituído de uma caixa de madeira, ventilada através de persianas, pintada de branco. A porta do abrigo deve ficar voltada para o Sul, no caso do hemisfério Sul, para que em nenhum momento recebam luz solar direta. Sua base deve estar a uma altura de 1,20m a 1,50 m de altura do solo, proporcionando melhor conveniência de leitura e para não pegar respingos de chuva e calor do solo.
Os instrumentos podem ser de leitura direta (nome termina com ‘metro’, que significa medida) ou registrador (nome termina com ‘grafo’, que significa registro/gravação).
Nesse caso, os valores da variável são registrados através de uma pluma com tinta em um papel gráfico apoiado cobre um tambor cilíndrico que gira ao longo do dia/semana movido por um mecanismo de relógio.
Veja um pouco mais sobre cada um dos principais instrumentos meteorológicos de uma Estação meteorológica.
Barômetro
Anemômetro
Biruta ou anemoscópio
Termômetro
Termômetro de máximas
Termômetro de mínimas
Higrômetro
Psicrômetro
Pluviômetro
Evaporímetro
Heliógrafo
Actinógrafo
Barômetro
Utilizado para medir a pressão atmosférica. Através da pressão atmosférica, podemos saber diversas informações, entre elas, a tendência do tempo, ou seja, uma pequena previsão do tempo informando se teremos chuva, ou sol, dentro de um curto espaço de tempo. Altas pressões resultam na descida do ar frio, e baixas pressões podem produzir chuva, neve ou tempestade. Sabemos também que as nuvens se formam quando a pressão atmosférica diminui. Assim, se o barômetro mostrar uma queda brusca na pressão, as estações meteorológicas da região tem bom índice de soarem um alerta de tempestade e inundação.
Atualmente temos diversas opções de Barômetros no mercado, sendo geralmente o modelo digital mais utilizado, por conta da sua precisão, baixo custo, e facilidade de leitura, tendo alguns modelos inclusive ícones animados, indicando chuva, ou sol através dos mesmos.
Barômetros
O barômetro foi inventado por Evangelista Torricelli em 1643. Para compreender o seu funcionamento é bom recordar que pressão atmosférica é a força que a camada de ar que envolve a Terra exerce sobre a superfície da terra. Embora muito leve, o ar tem massa, ou seja, ar pesa. Por isso a pressão ao nível do mar é maior do que no topo de uma alta montanha.
O experimento de Torricelli, que deu origem ao barômetro de mercúrio, é bastante simples. Ele pegou um tubo de vidro bem estreito (chamado capilar) com 1000 milímetros de comprimento (um metro), fechado numa das extremidades. Colocou mercúrio (Hg) no tubo e o emborcou dentro de uma cuba que também continha mercúrio. Resultado, o mercúrio contido no tubo escorreu para a cuba e parou na marca de 760 mm.
O barômetro de mercúrio continua em uso, pois embora não seja prático é muito preciso. Já o barômetro aneroide funciona mediante a pressão exercida numa câmara metálica. É menos preciso, mas é portátil e, por isso, é usado nos aviões para medir a altitude (nesse caso é chamado de altímetro).
Utiliza-se o barômetro para estudar o clima, inclusive previsão do tempo climático. Sim, a gente sabe que a previsão do tempo não inspira muita confiança. O barômetro é essencial na previsão do tempo, pois quando a pressão atmosférica cai, existe uma boa chance de chover, nevar ou cair uma tempestade. Na verdade, prever o tempo é uma coisa muito complicada, não basta conhecer a pressão atmosférica. São necessários muitos outros parâmetros, como temperatura, nebulosidade, velocidade e direção dos ventos etc. A vida dos nossos quase homônimos, os meteorologistas, não é nada fácil.
Em um dos modelos, funciona segundo o princípio de Torricelli: conforme a pressão do ar aumenta, essa força empurra o mercúrio e sua marcação sobe na escala de leitura. Também existe o modelo cuja deformação provocada pela variação de pressão produz em um grupo de cápsulas metálica aneroides (com vácuo interior). Sua unidade no sistema internacional é o hPa (hectopascal).
Barógrafo e barômetro da EM do Parque Cientec. Fotos: ViniRoger
Outros aparelhos que medem pressão (e que não é a pressão da atmosfera sobre a superfície terrestre):Esfigmomanômetro é o aparelho que mede a pressão arterial (aquele que vai no braço da pessoa examinada), o significado dessa palavra vem do grego, σφυγμός, sphygmos, pulso, pulsação, bater do coração, mais o termo científico manômetro (do Francês manomètre), i.e. medidor de pressão, também do grego, μανός, manós, fino, esparso, e μέτρον, métron medida.
Manômetro é um instrumento utilizado para medir a pressão de fluidos (líquidos ou gases) contidos em recipientes fechados, do grego manós, que significa pouco/ligeiramente denso; e Piezômetro do grego, πιέζειν, piezen, comprimir mais μέτρον, métron, é um equipamento para medir pressões estáticas ou a compressibilidade dos líquido. Usam-se em furos que servem para monitoração de níveis da água nos aquíferos.
Anemômetro
Aparelho que mede a velocidade do vento. Sua intensidade é obtida pelo giro de conchas e seu sentido (de onde vem) é dado por um objeto giratório que se alinhe com o vento. Através da análise de sua variação com o tempo, é possível inferir as rajadas de ventos.
Anemômetro de Robinson (WP)
A parte do instrumental atingida diretamente pelo vento deve ficar no alto da estação, a uma altura em geral de 10 metros. Sua unidade no sistema internacional é o m/s (metros por segundo). Aeroportos usam indicadores de direção e intensidade do vento, conhecidos como birutas.
Anemógrafo universal (Varejão-Silva, 2006)
Biruta, Anemoscópio, Catavento ou Cone de vento
Anemoscópio, cata-vento ou biruta é uma massa pivotada sobre um eixo vertical dotada de um leme que indica a direção do vento. Sobre o o anemoscópio é colocada uma rosa-dos-ventos para facilitar a leitura. Existem normas de dimensionamento para a sua construção. Lembre-se que a direção do vento é a direção de onde vem o vento. Costuma-se usar o anemoscópio como suporte para o anemômetro mais simples, de deflexão. O modelo mais simples e acessível para amadores, o anemômetro de deflexão, que também é conhecido como anemômetro de Da Vinci, uma vez que foi criado pelo artista italiano.
Anemômetro de deflexão (entrandonoclima)
Ele tem uma chapinha metálica que é deslocada pelo vento sobre uma escala que está mais ou menos ajustada. Normalmente ele é montado sob um cata-vento, que prove o alinhamento correto.
Wind direction indicator (WDI), também denominado windsock, indicador de direção do vento, indicador visual de condições de vento, biruta ou manga de vento (Portugal) é um mecanismo capaz de sinalizar o sentido de deslocamento do vento.
O mecanismo é simples e é constituído por um cone de tecido que contém duas aberturas opostas, das quais a de maior diâmetro fica acoplada a um aro de metal.
É muito usado em aeródromos para orientar os pilotos durante as decolagens e aterrissagens das aeronaves, pois a execução dessas manobras é facilitada quando realizada em sentido contrário ao do deslocamento do vento.
O mecanismo também é útil para outros profissionais da atividade aeronáutica, tais como meteorologistas, que necessitam saber a direção do vento, rádio-operadores de telecomunicações aeronáuticas e controladores de tráfego aéreo.
Além de indicar o sentido de deslocamento do vento, os anemoscópios ou birutas também fornecem uma informação subjetiva da velocidade do vento: se o cone estiver horizontalmente ereto, o vento está “forte”; se o cone estiver inclinado, o vento está “fraco”; se o cone estiver caído (posição vertical), não há vento.
A biruta fornece a direção do vento e uma estimativa da velocidade do vento. Cada divisão colorida indica uma velocidade aproximadamente de 5,5 km/h e cada divisão branca indica uma velocidade aproximada de 5,5 km/h.
Escala de Beaufort para inferir a velocidade do vento
Termômetro
Responsável por medir a temperatura do ar. Um elemento sensível (anéis de metal ou mercúrio, um metal líquido) muda de tamanho (dilata) conforme varia a temperatura, o que pode ser observado por uma escala. Sua unidade no sistema internacional é o °C (graus Celsius).
Termógrafo da EM do Parque Cientec. Foto: ViniRoger
O termômetro de máxima é semelhante ao comum, porém apresenta um estrangulamento no tubo capilar, próximo ao reservatório, que serve para estreitar o calibre do tubo. Ao aumentar a temperatura, o mercúrio do termômetro dilata-se, e com tal força que consegue transpor o estrangulamento. Ao diminuir a temperatura, o estrangulamento não permite que o mercúrio retorne ao reservatório e o termômetro permanece indicando a maior temperatura ocorrida no período. Fica em posição quase horizontal no suporte termométrico acima do de mínima.
Termômetros de máxima e de mínima da EM do Parque Cientec. Foto: ViniRoger
Quanto ao termômetro de mínima, o tipo mais comum é o termômetro de álcool, com um indicador de vidro escuro em forma de halteres, com cerca de 2 cm imerso na coluna de álcool. Quando o álcool se contrai por abaixamento de temperatura, a tensão superficial na extremidade da coluna de álcool, por ser maior que o peso do índice, arrasta-o consigo enquanto a temperatura estiver baixando. Se houver aumento de temperatura, o álcool se dilata novamente e escoa-se ao redor do índice, mas deixando-o na posição correspondente à temperatura mínima ocorrida.
Importantes para a agrometeorologia, existem também os termômetros de solo (geotermômetros), que servem para medir a temperatura do solo em diferentes níveis de profundidade. Geotermômetros ou termômetros de solo são termômetros comuns, que servem para a observação da temperatura no interior do solo e, por essa razão, referidos na literatura especializada como geo-termômetros (Fig. a).
Esquema de um termômetro de solo (a) e de um termômetro de imersão (b).
Os termômetros de solo para as profundidades de 2, 5, 10, 20, 30 e 50 cm têm a haste longa e flexionada, permitindo que a porção enterrada fique na vertical, enquanto a parte emergente forma com a superfície do solo um ângulo de 60°, o que facilita a realização das leituras. O geotermômetro para 100 cm tem a haste reta, inserida em um suporte cilíndrico, que se desloca dentro de um tubo-guia, mantido no solo. Esse termômetro é retirado do solo por ocasião da leitura. Para evitar alteração da coluna, enquanto permanece fora do solo, o bulbo desse geotermômetro está inserido em um bloco de material apropriado, que retarda as trocas de calor.
Termômetro de imersão. É um termômetro comum, destinado à observação da temperatura da superficie da água. Para isso, o bulbo situa-se em um reservatório cilíndrico metálico, dotado de orifícios laterais (Fig. II.3), ficando a haste envolta por um tubo, também metálico e de menor diâmetro, tendo uma abertura que permite olhar a escala. Para efetuar a determinação da temperatura, o recipiente é parcialmente imerso, de modo que somente a água superficial, penetrando pelos orifícios laterais, encha o recipiente e entre em contacto com o bulbo. O resto do instrumento não deve ser imerso, sendo sustentado pelo operador. Após alguns minutos (tempo necessário para que o bulbo entre em equilíbrio térmico com a água) o termômetro é levantado, ainda com o recipiente cheio, para a leitura. Depois da leitura é esvaziado.
Os termógrafos mecânicos são classificados em três tipos (Fig. acima), de acordo com o elemento sensível de que se utilizam: termógrafos bimetálicos, termógrafo de tubo de Bourdon e termógrafos de mercúrio-em-aço. Destes é discutido apenas o termógrafo bimetálico.
Termógrafos bimetálicos. O elemento sensível dos termógrafos bimetálicos (Fig. acima) é uma lâmina, em forma de “C”, constituída pela união de duas placas de mesmo tamanho, porém confeccionadas com metais de diferentes coeficientes de dilatação: o bronze e o invar (liga de cobre e constantan). A composição do Constantan é variável: de 53~57 % de Cobre, 43~45 % de Níquel, 0,5~1,2 % de Manganês e menos de 0,5 % de Ferro (uma forma comercial ordinária pode apresentar 55% em Cobre, 44% em Níquel, 1% em Manganês e resíduos de Ferro). Sua principal e desejada característica é exibir uma resistividade elétrica sensivelmente constante (0,49~0,51Ω.mm2/m, média aritmética 0,50Ω.mm2/m) em um amplo intervalo de temperatura (20~600 °C). Efetivamente, Constantan apresenta curva característica resistividade elétrica versus temperatura de operação tão proximamente linear que pode ser assumida como linear. Essa propriedade, pois, justifica sua utilização com sucesso em aplicações técnicas eletrotérmicas, termoelétricas e outras até o limiar de 500 °C (WP). No termógrafo bimetálico, ma das extremidades da lâmina bimetálica é solidária ao chassis do instrumento e a outra fica presa ao sistema de alavancas. Qualquer variação na temperatura altera a curvatura da lâmina e aciona o sistema. (Varejão-Silva, 2006).
Higrômetro
Os modelos mais comuns de higrômetros ou higrógrafos utilizam como elemento sensível um feixe de cabelos, especialmente tratado para este fim.
Higrógrafo da EM do Parque Cientec (feixe de fios de cabelo no detalhe) (Fotos: ViniRoger)
Fios de cabelo são higroscópicos (i.e., retiram umidade do ar e alteram sua dimensão) e possuem 0,05 a 0,12 mm, de espessura conforme etnia e idade. Ao nascer, o ser humano tem cabelo com fios muito finos, engrossam até certa idade e depois perdem diâmetro conforme passam os anos. No clima úmido, o cabelo absorve mais umidade e fica menos liso.
Uma ideia para feira de Ciências: um fio de cabelo, ao ser atingido por um feixe de luz (por ex. um laser), dá origem a regiões luminosas e escuras sobre uma folha de papel, sobre a qual a luz incida. Através do tamanho de suas sombras projetadas, é possível saber o diâmetro do objeto. Assim, mede-se sua variação de diâmetro conforme muda a umidade. Desse modo, elabora-se uma tabela com os valores de diâmetro dos fios para obter a umidade do ar. Com um feixe de fios, diminui-se a incerteza da medida. Algumas vezes os higrógrafos têm montagem conjugada com os termógrafos, registrando as informações num mesmo diagrama (termohigrógafo). São muito observados em ambientes que necessitem de um controle constante de temperatura e umidade, como em museus.
Psicrômetro
Aparelho que tem como objetivo medir a umidade do ar. Para isso, compõe-se de dois termômetros idênticos, porém um deles com o bulbo envolvido em cadarço de algodão, mantido constantemente molhado.
Dois psicrômetros em um abrigo meteorológico.
(Foto: ViniRoger)
O primeiro termômetro é denominado bulbo seco e, o segundo termômetro bulbo úmido. Eles são montados verticalmente, lado a lado, em um suporte localizado no abrigo meteorológico. O de bulbo úmido deve receber ventilação para perder temperatura por evaporação – da mesma forma que, ao sair da piscina, você sente frio devido ao calor roubado do seu corpo durante o processo de passagem da água do estado líquido para o gasoso. Quanto mais seco o ar, mas fácil a água evapora e mais a temperatura de bulbo úmido cai. Através da diferença entre as duas temperaturas, consulta-se a tabela psicrométrica para saber o valor de umidade.
Pluviômetro
Instrumento utilizado para armazenar água da chuva para sua medição. Possuem diferentes modelos, mas todos apresentam uma área limitada por um aro que serve como uma área de captação, em forma de funil, que se adapta à parte superior do reservatório. A distância mínima de obstáculos até o bocal do pluviômetro é dada por L=2.h, onde h é a altura do obstáculo. Assim, pretende-se evitar problemas com a coleta da água de chuvas inclinadas.
Pluviógrafo e pluviômetro modelo Ville de Paris, com sua proveta, da EM do Parque Cientec. (Fotos: ViniRoger).
Há o pluviógrafo do Tipo “Helmann” (Sifão) que é um cilindro com uma boia que se eleva a proporção que ocorre a precipitação, sifonando quando atinge o limite superior (10 mm) do diagrama, voltando a boia ao zero do diagrama.
Acompanham uma proveta para leitura da altura da água recolhida em intervalos fixos de tempo, graduada em milímetros. Cada milímetro de chuva representa 1 litro de água de chuva por metro quadrado de superfície, conforme demonstrado abaixo:
Para transformar o volume da água coletada em milímetros de chuva (caso não se tenha a graduação), deve-se primeiramente calcular a área da base da proveta (Ab) e convertida para metros quadrados. O volume de água deverá estar em litros (V). A pluviosidade, em milímetros, é obtida através de regra de três (1 mm de chuva está para 1 litro/m²; assim como P está para V/A litros/m²) e será expressa por:
Para fazer seu próprio pluviômetro: pegue uma garrafa PET e corte seu topo coloque umas pedras no fundo da garrafa para ele não cair com o vento cole o topo da garrafa virado de cabeça para baixo nessa abertura que você acabou de fazer meça o diâmetro (D) da boca do pluviômetro e calcule sua área usando a fórmula
A = π x (D/2)2
coloque o pluviômetro em um local aberto, sem nada por cima, para receber a chuva quando vier depois da chuva, despeje a água coletada em um copo medidor (faça um furinho na lateral superior para tirar a água) converta o volume medido (V, em litros) para milímetros de chuva (P, em mm) através da fórmula
P = V/A
Evaporímetro e Tanque de evaporação
Utilizado para medir a evaporação do ar. O Evaporímetro de Piche consiste em um pequeno tubo de vidro fechado em uma extremidade, e graduado em milímetro e décimos de milímetro. Próximo à extremidade aberta, ajusta-se uma peça metálica movediça, simples dispositivo para fixar um disco de papel poroso, cuja utilidade é a de vedar a saída quando o aparelho é invertido, sem nisto lhe impedir a livre evaporação.
Tanque de evaporação da ESALQ/USP e evaporímetro da EM do Parque Cientec. (Fotos: ViniRoger)
Com o mesmo objetivo, um Tanque de Evaporação Classe A consiste em um tanque em forma circular, de aço inoxidável ou galvanizado. Complementando o aparelho, existe um conjunto de termômetro de máxima e mínima, um sistema de medição de água evaporada e um anemômetro.
Heliógrafo
O aparelho é utilizado para medir a duração (em horas) de brilho solar. Compõe-se de uma perfeita esfera de vidro, suspensa em um sólido suporte semicircular, tendo por baixo uma armação metálica em forma de concha, em cuja face interna existem vãos formados por seis ranhuras independentes e concêntricas com a esfera.
Heliógrafo da EM do Parque Cientec. Foto: ViniRoger
Heliógrafo (Varejão-Silva, 2006)
Os raios solares são focalizados através do vidro sobre uma tira de cartolina colocada, conforme a época do ano, em um dos vãos da concha, de modo que o intenso colar do sol vai queimando progressivamente a cartolina, desde que não haja nuvens capazes de interceptar os raios do Sol. A posição do eixo da esfera pode ser alterada adaptando o aparelho a qualquer latitude entre 0° e 70°. Pode ser colocado sobre um pilar de concreto e/ou no telhado da estação.
Actinógrafo
Instrumento que mede a radiação solar. Consiste de um elemento sensível, que é uma placa de metal montada horizontalmente, constituída de outras três placas, uma negra no centro e duas brancas laterais, que absorvem radiação solar em quantidades diferentes, resultando em dilatação diferente de cada metal. É conjugado a um sistema de alavancas que, por sua vez, movimenta a pena do aparelho sobre o tambor de relojoaria que marca o passar do tempo.
Actinógrafo da EM do Parque Cientec. Foto: ViniRoger
O gráfico resultante do funcionamento do actinógrafo deve ter o valor da energia emitida pelo Sol recebida pela placa, obtido através do cálculo da área com o uso de um planímetro e de uma fórmula matemática.
Outros instrumentos utilizados para medir radiação solar
Pireliômetro: Radiação solar direta em incidência normal.
Piranômetro: Irradiância (razão entre o fluxo de radiação pela área do elemento de superfície, dada em W/m²) solar global proveniente de todo um hemisfério.
Radiômetro solar: radiância espectral solar direta em incidência normal (fotômetro solar). Radiância é a razão entre a intensidade de radiação de um certo elemento de superfície, em uma determinada direção, e a área da projeção ortogonal deste elemento em um plano perpendicular a essa direção (sua unidade é Wm-2sr-1).
Pirgeômetro: Irradiância de onda longa proveniente de todo um hemisfério.
Pirradiômetro: Medidas do saldo de radiação total (onda curta mais onda longa) em um hemisfério.
Multifilter Rotating Shadowband Radiometer (MFRSR): medidas em determinados intervalos espectrais (centrados em 415, 500, 615, 673, 870 e 940 nm) de irradiância global e difusa.
Uma estação de monitoramento solar completa é formada de (no mínimo) um pireliômetro (irradiância direta normal), um piranômetro (irradiância horizontal global) e um piranômetro sombreado (irradiância horizontal difusa).
A Estação Meteorológica do IAG/USP está localizada no pavimento superior do prédio da Administração do Parque Cientec/USP, com instrumentos e documentação coletada desde 1933. Também possui um Cercado Meteorológico, com instrumentos ao ar livre, para coleta de dados. É a primeira estação meteorológica que foi implantada no Estado de São Paulo. Inicialmente funcionou em uma torre que existiu no Parque da Luz (em 1888), tendo sido transferida para a Escola Normal Caetano de Campos (na Praça da República, de 1902 a 1912) e em seguida para a Avenida Paulista. Na década de trinta começou a funcionar no Parque do Estado, atual Parque Estadual das Fontes do Ipiranga, até o presente.
Estação Meteorológica do Antigo Observatório de São Paulo na Avenida Paulista, onde hoje fica o MASP (Fonte: IAG-USP) e Estação automática localizada no Parque Cientec (Foto: ViniRoger)
Tempo e clima são conceitos distintos. Tempo refere-se a um estado momentâneo das condições atmosféricas. Já clima é duradouro, tratando-se de uma sucessão habitual de tempos. "É comum ver o uso dos termos “tempo” e “clima” para designar um mesmo estado atmosférico. Tempo e clima são elementos que se complementam na descrição do ambiente atmosférico. Esses conceitos, porém, referem-se a condições diferentes do ambiente, e usá-los como sinônimos é um equívoco. (brasilescola)
Tempo é o estado momentâneo das condições atmosféricas ou meteorológicas de um dado lugar, em um determinado momento e está sujeito a variações. Quando alguém pergunta: “Como está o tempo hoje?”, pretende saber se está frio ou quente, seco ou úmido, chuvoso ou ensolarado. O tempo é, portanto, a condição atual da atmosfera, que pode mudar de um instante ao outro. As variações de temperatura, umidade relativa do ar, pluviosidade são responsáveis pelo dinamismo das condições meteorológicas, portanto, do tempo. Essas variações podem ou não ser acentuadas, de acordo com a época do ano. Há meses em que as chuvas são mais constantes, outros em que não há chuvas. Há meses em que as temperaturas estão mais elevadas, e outros em que elas caem. (brasilescola)
Principais elementos do tempo
Temperatura
Umidade do ar
Vento;l
Chuva
Vento
Clima é uma condição duradoura do ambiente atmosférico e equivale ao conjunto dos tipos de tempos mais comuns em um determinado lugar ao longo de um período de aproximadamente 30 anos. Representa, portanto, um padrão geral das condições meteorológicas (variações anuais de temperatura, umidade, pressão do atmosférica, ventos), que se alteram de acordo com as estações do ano. Quando alguém diz que Tocantins é um estado muito quente e seco, refere-se ao clima desse estado, que é tropical seco. Contudo, ao longo dos dias, Tocantins pode apresentar uma variedade de tempos. (brasilescola)
Principais fatores do clima
Latitude
Altitude
Maritimidade e continentalidade
Massas de ar
Correntes marítimas
Localização geográfica
Principais elementos do clima
Radiação
Temperatura
Pressão atmosférica
Umidade do ar
EXERCÍCIOS
Copie essas questões no caderno e responda-as
1) Leia o texto, veja os vídeos e bserve o desenho esquemático. Dê o nome e a função dos sete aparelhos meteorológicos esquematizados na figura.
Fontes
SOUSA, Rafaela. "Diferença entre tempo e clima"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/geografia/diferenca-entre-tempo-clima.htm. Acesso em 22 de outubro de 2022.
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