Especialidade de Climatologia

Estudos da Natureza

Requisitos

Explicar como os seguintes fenômenos se formam: neblina, chuva, orvalho, neve, granizo e geada.
Resposta: 1) Neblina: o ar úmido próximo ao solo é resfriado abaixo do ponto de orvalho e o vapor condensa em gotículas suspensas no ar. 2) Chuva: o vapor sobe, condensa nas nuvens em gotículas que se juntam até ficarem pesadas demais e caem por gravidade. 3) Orvalho: à noite, superfícies (folhas, grama) esfriam e o vapor do ar em contato condensa em gotas líquidas sobre elas. 4) Neve: em nuvens muito frias o vapor congela diretamente em cristais de gelo que se agrupam em flocos e caem quando a temperatura está abaixo de 0 °C até o solo. 5) Granizo: em nuvens cumulonimbus, correntes ascendentes lançam gotas para regiões geladas onde congelam; sobem e descem várias vezes ganhando camadas de gelo até ficarem pesadas e caírem como pedras de gelo. 6) Geada: quando a superfície esfria abaixo de 0 °C, o vapor do ar congela diretamente sobre ela formando uma fina camada de cristais de gelo (sublimação inversa). — Tanto neblina quanto orvalho dependem do ponto de orvalho, mas a neblina condensa em gotículas no ar e o orvalho condensa direto na superfície sólida resfriada por irradiação noturna.
Identificar no céu, ou em fotografias, os seguintes tipos de nuvens: cirros, cúmulos, nimbos e estratos. Que tipo de tempo está associado a cada uma delas?
Resposta: Cirros: nuvens altas, finas e fibrosas, feitas de cristais de gelo — indicam tempo bom no momento, mas podem anunciar a chegada de uma frente e mudança de tempo nas próximas horas. Cúmulos: nuvens brancas, fofas, de base plana e topo arredondado — associadas a tempo bom e estável; se crescerem muito (cumulonimbus), trazem pancadas. Nimbos (nimbostratus): nuvens baixas, espessas e cinza-escuras que cobrem o céu — associadas a chuva ou neve contínua e prolongada. Estratos: nuvens baixas em camada uniforme cinza, como neblina alta — associadas a tempo nublado, garoa ou chuvisco fraco. (As cumulonimbus, do tipo nimbo de desenvolvimento vertical, trazem tempestades intensas com chuva forte, raios, trovões e às vezes granizo.) — As cumulonimbus podem alcançar mais de 12 km de altitude, ultrapassando a tropopausa, e são as únicas nuvens capazes de gerar tornados e trovoadas severas, conforme a Organização Meteorológica Mundial.
Explicar a ação de um termômetro de mercúrio, barômetro de mercúrio, barômetro aneróide e pluviômetro.
Resposta: 1) Termômetro de mercúrio: mede a temperatura. O mercúrio dentro de um tubo de vidro fino se dilata (sobe) com o calor e se contrai (desce) com o frio; a altura na escala graduada indica a temperatura. 2) Barômetro de mercúrio: mede a pressão atmosférica. É um tubo invertido fechado no topo, cheio de mercúrio, mergulhado numa cubeta aberta; a pressão do ar empurra o mercúrio para cima e a altura da coluna (em mmHg) indica a pressão. 3) Barômetro aneroide: mede a pressão sem líquido, usando uma cápsula metálica selada e parcialmente sem ar que se comprime ou expande conforme a pressão do ar; o movimento aciona um ponteiro numa escala. 4) Pluviômetro: mede a quantidade de chuva. A água da chuva entra por um funil e se acumula num recipiente graduado; a altura da água é lida em milímetros (1 mm = 1 litro por m²). — O barômetro de mercúrio foi inventado por Evangelista Torricelli em 1643, e ao nível do mar a coluna estabiliza em torno de 760 mm, valor que origina a unidade Torr.
Por que é possível haver chuva de um lado de uma montanha, e estar seco o outro lado? Dar uma ilustração em seu país ou região.
- Por que é mais fresco e úmido nas montanhas, do que nos vales?
- De que direção geralmente vem a chuva e o tempo bom em sua região?
Resposta: 1) Por que chove de um lado da montanha e o outro fica seco: o ar úmido vindo do oceano sobe pela encosta voltada ao vento (barlavento), resfria-se com a altitude e libera a umidade em forma de chuva. Ao descer pelo lado oposto (sotavento), o ar já desidratado se aquece e forma uma região seca, chamada sombra de chuva. No Brasil, isso aparece, por exemplo, na Serra do Mar: o litoral (barlavento) é muito chuvoso e o interior do planalto, atrás da serra, fica mais seco. 2) Por que é mais fresco e úmido nas montanhas do que nos vales: quanto maior a altitude, mais baixa é a temperatura (o ar fica mais rarefeito e esfria), por isso as montanhas são mais frescas. Além disso, o ar úmido que sobe se resfria e condensa em nuvens e neblina, deixando as encostas mais úmidas que os vales mais baixos e quentes. 3) De que direção geralmente vem a chuva e o tempo bom na região: na maior parte do Brasil a chuva e a instabilidade chegam principalmente do quadrante que traz as frentes frias e a umidade (frequentemente de oeste/noroeste e dos sistemas vindos do oceano), enquanto o tempo firme e seco costuma vir com a massa de ar seco, em geral do quadrante oposto. O observador deve confirmar a direção predominante na sua própria localidade. — O efeito orográfico explica por que o lado leste da Cordilheira dos Andes na Patagônia é seco enquanto o oeste recebe abundantes chuvas vindas do Pacífico, conforme atlas climatológicos do INMET.
Demonstrar, com ajuda de um diagrama, como a relação entre a Terra e o Sol produz as diferentes estações.
Resposta: Você verifica que o eixo terrestre é inclinado cerca de 23,5° em relação à órbita, fazendo o hemisfério norte e o sul receberem raios solares mais diretos em épocas opostas do ano. — A inclinação axial de 23,5° foi calculada com precisão por Erastóstenes no século III a.C. e é confirmada por observações de solstícios em junho e dezembro pela NASA.
O que causa os raios e trovões? Quais os tipos diferentes de raios existentes?
Resposta: O relâmpago/raio é uma descarga elétrica entre cargas opostas acumuladas dentro das nuvens cumulonimbus, entre nuvens, ou entre a nuvem e o solo. O trovão é o som produzido pela expansão violenta e súbita do ar superaquecido pelo raio (chega a ~30.000 °C), que se expande mais rápido que o som e gera o estrondo. Como a luz viaja mais rápido que o som, vemos o raio antes de ouvir o trovão. Tipos de raios: (1) intranuvem (dentro da mesma nuvem, o mais comum); (2) entre nuvens (de uma nuvem para outra); (3) nuvem-solo (o mais perigoso, desce da nuvem ao chão); (4) solo-nuvem (ascendente, parte de estruturas altas); (5) tipos especiais como o raio em ramificação, o 'raio bola' (raro) e os fenômenos na alta atmosfera (sprites, jatos azuis e elfos). — O ar aquecido pelo raio chega a cinco vezes a temperatura da superfície do Sol, criando uma onda de choque que se propaga como o estrondo do trovão, segundo o INPE.
Com auxílio de um diagrama, demonstrar o que é convecção e qual sua relação com o vento?
Resposta: Convecção é o transporte de calor pelo movimento de um fluido (ar ou água). No ar: o ar próximo ao solo aquecido pelo Sol fica menos denso e mais leve, então sobe (corrente ascendente), criando uma região de baixa pressão na superfície. Ao subir, o ar esfria, fica mais denso e desce em outro ponto (corrente descendente), formando uma célula de convecção. Relação com o vento: o vento é justamente o ar que se desloca horizontalmente das áreas de alta pressão (ar frio descendo) para as áreas de baixa pressão (ar quente subindo), buscando o equilíbrio. Assim, as diferenças de aquecimento e a convecção são a causa direta do vento — por exemplo, a brisa marítima (dia) e terrestre (noite) entre o mar e a terra. — O princípio da convecção foi descrito por James Hutton em 1788 e explica fenômenos como brisas marítimas, em que a terra aquece mais rápido que o mar e gera vento do mar para o continente.
Explicar como radares, satélites e computadores são usados na previsão do tempo.
Resposta: Radar: emite ondas de rádio que ricocheteiam nas gotas de chuva e no granizo; pelo eco que retorna, detecta a posição, a intensidade e o movimento da precipitação dentro das tempestades em curto alcance (previsão de curtíssimo prazo, nowcasting). Satélites: orbitam acima da atmosfera e fornecem imagens em larga escala de nuvens, frentes frias/quentes, furacões e sistemas atmosféricos, acompanhando seu deslocamento por grandes áreas e oceanos. Computadores: recebem todos esses dados (radar, satélite, estações de superfície, balões) e rodam modelos numéricos de previsão — equações físicas da atmosfera resolvidas em supercomputadores — que calculam como o tempo vai evoluir nas próximas horas e dias, gerando os mapas e previsões que vemos. — O primeiro radar meteorológico operacional surgiu em 1947 nos EUA, e os satélites geoestacionários como o GOES, da NOAA, monitoram a Terra a cerca de 36.000 km de altitude desde 1975.
Explicar como os itens a seguir podem afetar o tempo:
- Correntes de jato
- Erupções vulcânicas
Resposta: Como cada item pode afetar o tempo/clima: 1) Erupções vulcânicas: injetam dióxido de enxofre e cinzas na estratosfera, formando aerossóis que refletem a luz solar de volta ao espaço e resfriam a Terra temporariamente por meses ou anos. 2) Correntes oceânicas (ex.: El Niño e La Niña): alteram a temperatura das águas do Pacífico, mudando padrões de chuva e seca no mundo todo, inclusive no Brasil. 3) Montanhas/relevo: forçam o ar a subir (chuva orográfica de um lado, seca/sombra de chuva do outro) e desviam ventos. 4) Grandes massas de água (mar, lagos): amenizam a temperatura, deixando o clima mais úmido e estável perto da costa. 5) Desmatamento e atividade humana: reduzem a umidade e as chuvas locais. 6) Urbanização: as cidades formam 'ilhas de calor', ficando mais quentes que o campo ao redor. — A erupção do Pinatubo nas Filipinas, em 1991, lançou cerca de 20 milhões de toneladas de SO₂ na estratosfera e baixou a temperatura média global em torno de 0,5 °C entre 1991 e 1993, segundo a NASA.
Fazer um desenho mostrando o ciclo de água na meteorologia.
Resposta: O ciclo hidrológico foi formalizado por Pierre Perrault em 1674, ao demonstrar que a chuva era suficiente para alimentar os rios da bacia do Sena, segundo a UNESCO.
Fazer um cata-vento simples ou pluviômetro.
Resposta: Você usa um recipiente cilíndrico de boca larga, instala um funil de mesma área de captação no topo e uma régua graduada na lateral. A medição correta é feita em milímetros, considerando a altura da água acumulada após cada chuva, sempre em local descampado. — O pluviômetro padrão Ville de Paris, adotado oficialmente pelo INMET no Brasil, possui área de captação de 200 cm² e mede a precipitação em milímetros equivalentes a um litro por metro quadrado.
Manter um quadro meteorológico durante uma semana e registrar a leitura do tempo em intervalos de 12 horas. Incluir o seguinte:
- Temperatura
- Umidade (orvalho, neblina, chuva, geada ou neve)
- Formação de nuvens
- Direção do vento
Resposta: Você precisa fazer as leituras sempre nos mesmos horários, em local fixo e protegido de sol direto e chuva, usando os mesmos instrumentos calibrados. Anotar temperatura, umidade, nuvens e direção do vento de forma padronizada permite comparar dados confiavelmente entre os dias. — Estações oficiais do INMET seguem o protocolo da Organização Meteorológica Mundial, com leituras sinópticas a cada 3 horas em abrigo termométrico padrão pintado de branco e ventilado.
Completar a leitura das seguintes passagens: Gênesis 1, Jonas 1 e 2, e Mateus 8:23-27. Após a leitura, participar de um debate sobre o porquê da criação do clima, qual a relação entre o clima e a vontade de Deus e como o clima pode ser usado por Deus como ferramenta de Salvação.'
Resposta: Você observa que Jesus repreende o vento e o mar agitado, mostrando que tem autoridade direta sobre as forças da natureza. O episódio ensina que Deus é Senhor sobre o clima e pode intervir, ainda que normalmente sustente a criação por leis naturais regulares. — O texto bíblico de Mateus 8:26 registra que houve grande bonança imediata após a ordem de Jesus, evento que os discípulos reconheceram como sinal de divindade ao perguntarem 'que homem é este?'.