estabilidade e instabilidade do ar

ESTABILIDADE E INSTABILIDADE DO ARESTABILIDADE E INSTABILIDADE DO AR

GrupoSolos/DCEAGrupoSolos/DCEA

ESTABILIDADE E INSTABILIDADE DO ARESTABILIDADE E INSTABILIDADE DO AR

1.1. Processos Processos abiabticosabiabticos. .

22 G di t t i di tG di t t i di t di btidi bti

1.1. Processos Processos abiabticosabiabticos. .

22 G di t t i di tG di t t i di t di btidi bti2.2. Gradiente trmico e gradiente Gradiente trmico e gradiente adiabticoadiabtico

Variaes do gradiente trmicoVariaes do gradiente trmico

2.2. Gradiente trmico e gradiente Gradiente trmico e gradiente adiabticoadiabtico

Variaes do gradiente trmicoVariaes do gradiente trmico

Gradiente Gradiente adiabticoadiabtico seco (GAS) e gradiente seco (GAS) e gradiente adiabticoadiabticohmido ou saturado (GAH)hmido ou saturado (GAH)Gradiente Gradiente adiabticoadiabtico seco (GAS) e gradiente seco (GAS) e gradiente adiabticoadiabticohmido ou saturado (GAH)hmido ou saturado (GAH)

Comparao entre gradientes Comparao entre gradientes adiabticosadiabticos e gradientes e gradientes trmicostrmicosComparao entre gradientes Comparao entre gradientes adiabticosadiabticos e gradientes e gradientes trmicostrmicos

3.3. Equilbrio estvel e instvelEquilbrio estvel e instvel

Ar estvelAr estvel

3.3. Equilbrio estvel e instvelEquilbrio estvel e instvel

Ar estvelAr estvelAr estvelAr estvel

Ar instvelAr instvel

Ar estvelAr estvel

Ar instvelAr instvel

Instabilidade condicionalInstabilidade condicionalInstabilidade condicionalInstabilidade condicional


1.1. Processos Processos abiabticosabiabticos..

OsOs processosprocessos adiabticosadiabticos ocorremocorrem quandoquando

umum gsgs,, taltal comocomo oo arar,, aquecidoaquecido ouougg ,, ,, qq

arrefecidoarrefecido,, semsem entradaentrada ouou sadasada dede calorcalor,,

masmas simsim devidodevido aa processosprocessos dede expansoexpanso ouou

compressocompresso ((porpor variaovariao dada pressopresso))..

QuandoQuando umauma molculamolcula dede arar ascendeascende ououdescedesce,, aa suasua pressopresso ajustaajusta--sese dadaatmosferaatmosfera envolventeenvolvente,, expandindoexpandindo--sese ouou

f df d sofrendosofrendo compressocompresso;;

MovimentoMovimento ascendenteascendente expansoexpanso dadal ll l ddmolculamolcula de de arar

MovimentoMovimento descendentedescendente compressocompressodd l ll l dddada molculamolcula de de arar


ObedecendoObedecendo aoao princpioprincpio dada conservaoconservao dede energiaenergia -- 11 LeiLei dada TermodinmicaTermodinmica,, aavariaovariao dada energiaenergia internainterna (( E)E) funofuno dada entradaentrada dede calorcalor (( T)T) ee dodo trabalhotrabalho

li dli d (( W)W) EE TT WWrealizadorealizado (( W)W) EE == TT -- WWNoNo casocaso dosdos processosprocessos adiabticosadiabticos nono hh inputsinputs externosexternos dede calorcalor TT == 00..AssimAssim,, EE == -- WW,, oo queque significasignifica queque estesestes movimentosmovimentos obrigamobrigam conversoconversodede calorcalor emem trabalhotrabalho,, oo queque levaleva aa mudanasmudanas nana temperaturatemperatura dada partculapartcula dede araremem movimentomovimento..

Na atmosfera os processosadiabticos e no adiabticos

ocorrem continuamenteocorrem continuamente

A atmosfera junto superfcie dosolo aquece ou arrefece portrocas de calor com estasuperfcie Estes processosso no adiabticos.No entanto, na atmosfera livre,os processos rpidos eexpontneos so padiabticos.


DeDe acordoacordo comcom aa LeiLei dosdos Gases,Gases, aa pressopresso (P)(P) exercidaexercida pelaspelas molculasmolculasdede ar,ar, funofuno dada suasua densidadedensidade (()) ee dada suasua temperaturatemperatura absolutaabsoluta (T),(T),sendosendo (R)(R) aa constanteconstante dosdos gasesgases (=(= 287287 J/J/KgKg K)K)sendosendo (R)(R) aa constanteconstante dosdos gasesgases (=(= 287287 J/J/KgKg K)K)

RT P =Assim,Assim, sese aa ascensoascenso adiabticaadiabtica dede umauma parcelaparcela dede ar,ar, provocaprovoca aa suasuaexpanso,expanso, porpor diminuiodiminuio dada pressopresso exterior,exterior, ee consequentementeconsequentemente umaumadiminuiodiminuio dada suasua temperatura,temperatura, aa descidadescida dede umauma parcelaparcela dede arar nana p ,p , ppatmosfera,atmosfera, levaleva suasua compressocompresso ee consequenteconsequente aquecimentoaquecimento..


2.2. Gradiente trmico e Gradiente Gradiente trmico e Gradiente adiabticoadiabtico

AA temperaturatemperatura dada atmosferaatmosfera diminuidiminui comcom oo afastamentoafastamento dada superfciesuperfciedodo GloboGlobo.. EmEm termostermos gerais,gerais, essaessa diminuiodiminuio dada ordemordem dosdos00 6565C/C/ //100100mm sendosendo designadadesignada porpor GRADIENTEGRADIENTE TRMICOTRMICO00..6565 C/C/ //100100mm,, sendosendo designadadesignada porpor GRADIENTEGRADIENTE TRMICOTRMICOVERTICALVERTICALGrupoSolos/DCEAGrupoSolos/DCEA

Variaes do Variaes do GRADIENTEGRADIENTE TRMICO VERTICAL (GTV)TRMICO VERTICAL (GTV)

EmEm termostermos reais,reais, aa diminuiodiminuio dada temperaturatemperatura comcom oo

afastamentoafastamento dada superfciesuperfcie variavaria nono espaoespao ee nono tempotempoafastamentoafastamento dada superfciesuperfcie variavaria nono espaoespao ee nono tempo,tempo,

dependendodependendo dasdas condiescondies locaislocais dada atmosferaatmosfera..

pocapoca dodo anoano (as(as variaesvariaes soso menoresmenores nono invernoinverno ee

d td t d d dd h )h )durantedurante osos perodosperodos dede chuva)chuva)

NaturezaNatureza dada superfciesuperfcie (o(o gradientegradiente inferiorinferior sobresobreNaturezaNatureza dada superfciesuperfcie (o(o gradientegradiente inferiorinferior sobresobre

massasmassas ocenicasocenicas dodo queque sobresobre massasmassas continentais)continentais)

MassasMassas dede arar (diferentes(diferentes massasmassas dede arar significamsignificam

dif tdif t di tdi t t i )t i )diferentesdiferentes gradientesgradientes trmicos)trmicos)


Gradientes Gradientes AdiabticosAdiabticos

GradienteGradiente adiabticoadiabtico secoseco

((arar nono saturadosaturado))

O O arar ascendenteascendente arrefecearrefece a a umauma taxataxa de de

1C/100m1C/100m

GradienteGradiente adiabticoadiabtico hmidohmido

((arar saturadosaturado))

OO arar ascendenteascendente arrefecearrefece aaO O arar ascendenteascendente arrefecearrefece a a

umauma taxataxa de de

0.5 C/100m0.5 C/100mGrupoSolos/DCEAGrupoSolos/DCEA

GRADIENTES ADIABTICOS (GA)GRADIENTES ADIABTICOS (GA)

AA tt dd f i tf i t dd t dt d h dh d dd GRADIENTEGRADIENTEAA taxataxa dede arrefecimentoarrefecimento dodo arar nono saturadosaturado chamadachamada dede GRADIENTEGRADIENTEADIABTICOADIABTICO SECOSECO,, ee temtem umum valorvalor dede 11CC//100100mm..

LogoLogo queque oo arar atinjaatinja aa saturao,saturao, ocorreocorre aa condensaocondensao dodo vaporvapor dede gua,gua, comcomLogoLogo queque oo arar atinjaatinja aa saturao,saturao, ocorreocorre aa condensaocondensao dodo vaporvapor dede gua,gua, comcomlibertaolibertao dede calorcalor latentelatente dede condensaocondensao.. Assim,Assim, oo arrefecimentoarrefecimento dodo ararsaturadosaturado maismais lento,lento, processandoprocessando--sese aa umauma taxataxa dede 00..55CC//100100mm,, designadadesignada dedeGRADIENTEGRADIENTE ADIABTICOADIABTICO SATURADOSATURADOGRADIENTEGRADIENTE ADIABTICOADIABTICO SATURADOSATURADO..

Fases da guaFases da gua

GrupoSolos/DCEAGrupoSolos/DCEA GrupoSolos/DCEAGrupoSolos/DCEA

CONDENSAOCONDENSAO

ESTABILIDADE E INSTABILIDADE DA ATMOSFERAESTABILIDADE E INSTABILIDADE DA ATMOSFERA

CONDENSAOCONDENSAO QuandoQuando aa atmosferaatmosfera atingeatinge oo estadoestado dedeggsaturaosaturao sese aa temperaturatemperatura baixabaixa ouou hh novasnovas adiesadies dedevaporvapor dede guagua condensaocondensao ouou sublimaosublimao [f(T)],[f(T)], desdedesdequeque existamexistam ncleosncleos dede condensaocondensao formaoformao dede nvensnvensee nevoeirosnevoeiros..

NcleosNcleos dede condensaocondensao soso partculaspartculas microscpicasmicroscpicas dededimetrodimetro dada ordemordem dosdos 1010--55 aa 1010--66 cm,cm, comcom elevadaelevada afinidadeafinidadeparapara aa guagua ((higroscpicashigroscpicas),), ee sobresobre asas quaisquais oo vaporvapor dede guaguacondensa,condensa, formandoformando gotculasgotculas dede guagua (ex(ex.. NaClNaCl,, poeiras,poeiras,......))

ProcessosProcessos comocomo aa ocorrnciaocorrncia dede inversesinverses trmicastrmicas ouou aaascensoascenso dede massasmassas arar nana atmosferaatmosfera provocamprovocam umauma diminuiodiminuiodd t tt t dd dd ll t t dada temperaturatemperatura dodo ar,ar, queque podepode levarlevar suasua saturaosaturao..


Processos que conduzem saturao do ar1.1. ArrefecimentoArrefecimento superfciesuperfcie dodo solosolo2.2. AscensoAscenso orogrficaorogrfica33 A A titi3.3. AscensoAscenso convectivaconvectiva4.4. AscensoAscenso frontalfrontal55 ConvergnciaConvergncia5.5. ConvergnciaConvergncia


OsOs mecanismosmecanismos 22..,, 33..,, 44..,, 55..,, provocamprovocam aa ascensoascenso dede massasmassas dede arar

(processos(processos adiabticosadiabticos)) sendosendo osos maismais importantesimportantes parapara aa formaoformao dede(processos(processos adiabticosadiabticos)),, sendosendo osos maismais importantesimportantes parapara aa formaoformao dede

nvensnvens responsveisresponsveis porpor precipitaoprecipitao..

AA l l tt di i i di i i dd t tt t dd d td t ((GRADIENTEGRADIENTEAA relaorelao entreentre aa diminuiodiminuio dada temperaturatemperatura dodo arar ascendenteascendente ((GRADIENTEGRADIENTE

ADIABTICOADIABTICO secoseco ouou saturadosaturado)) ee aa diminuiodiminuio dada temperaturatemperatura dada atmosferaatmosfera

en ol enteen ol ente (GRADIENTE(GRADIENTE TRMICOTRMICO VERTICAL)VERTICAL) determinadetermina asas condiescondies dedeenvolventeenvolvente (GRADIENTE(GRADIENTE TRMICOTRMICO VERTICAL)VERTICAL) determinadetermina asas condiescondies dede

ESTABILIDADEESTABILIDADE OUOU INSTABILIDADEINSTABILIDADE DODO ARAR..

CONDIES DECONDIES DECONDIES DE CONDIES DE EQUILBRIOEQUILBRIO

EstvelEstvelEstvelEstvelInstvelInstvelNeutroNeutroNeutroNeutro


EstabilidadeEstabilidadeParaPara pressespresses constantesconstantes (i(i ee mesmamesma altitude)altitude) aa densidadedensidade diminuidiminui ParaPara pressespresses constantes,constantes, (i(i..ee..,, mesmamesma altitude),altitude), aa densidadedensidade diminuidiminui medidamedida queque aa temperaturatemperatura aumentaaumenta (PV=(PV= RT)RT).. Assim,Assim, qualquerqualquer parcelaparceladede arar comcom umauma temperaturatemperatura superiorsuperior dodo arar calmocalmo envolventeenvolvente sobesobe porporturbulnciaturbulnciaturbulnciaturbulncia..

CONDIESCONDIES DEDE ESTABILIDADEESTABILIDADE OO gradientegradiente trmicotrmico verticalvertical inferiorinferior aoao gradientegradiente adiabticoadiabtico (seco(seco ee saturado)saturado) IstoIsto significasignifica queque aainferiorinferior aoao gradientegradiente adiabticoadiabtico (seco(seco ee saturado)saturado).. IstoIsto significasignifica queque aamassamassa dede arar ascendenteascendente arrefecearrefece maismais rapidamenterapidamente queque oo arar calmocalmoenvolventeenvolvente tornatorna--sese maismais densadensa ee oo movimentomovimento ascensionalascensional prapra..


OO i t di t d ii OO t dt d iiOO arar insaturadoinsaturado emem ascensoascenso vaivaificandoficando cadacada vezvez maismais friofrio ee pesadopesado dodoqueque oo arar envolventeenvolvente temtem tendnciatendnciaaa descerdescer ee regressarregressar s as a posioposio

OO arar saturadosaturado emem ascensoascenso vaivaificandoficando cadacada vezvez maismais friofrio ee pesadopesado dodoqueque oo arar envolventeenvolvente temtem tendnciatendnciaaa descerdescer ee regressarregressar s as a posioposioaa descerdescer ee regressarregressar suasua posioposio

inicialinicial..aa descerdescer ee regressarregressar suasua posioposioinicialinicial..



ABSOLUTAMENTE ESTVELABSOLUTAMENTE ESTVEL GTVGTV

CONDIESCONDIES DEDE INSTABILIDADEINSTABILIDADE OO gradientegradiente trmicotrmico verticalvertical superiorsuperior aoao gradientegradiente adiabticoadiabtico (seco(seco ee saturado)saturado).. IstoIsto significasignifica queque aa

massamassa dede arar ascendenteascendente arrefecearrefece maismais lentamentelentamente queque oo arar calmocalmo

envolventeenvolvente tornatorna--sese cadacada vezvez menosmenos densadensa oo queque tornatorna favorvelfavorvel ooseuseu movimentomovimento ascensionalascensional.. PodemPodem--sese formarformar nvensnvens ee verificarverificar--sese aa

ocorrnciaocorrncia dede precipitaoprecipitao


OO arar insaturadoinsaturado emem ascensoascenso vaivaificandoficando cadacada vezvez maismais quentequente dodo queque oo

OO arar saturadosaturado emem ascensoascenso vaivaificandoficando cadacada vezvez maismais quentequente dodo queque oo

arar envolventeenvolvente temtem tendnciatendncia aaafastarafastar--sese dada suasua posioposio inicialinicial..

arar envolventeenvolvente temtem tendnciatendncia aaafastarafastar--sese dada suasua posioposio inicialinicial..


ABSOLUTAMENTE INSTVELABSOLUTAMENTE INSTVEL GTV GTV >> GAGA (seco e saturado)(seco e saturado)GrupoSolos/DCEAGrupoSolos/DCEA

ESTABILIDADE CONDICIONALESTABILIDADE CONDICIONALOO arar insaturadoinsaturado emem ascensoascenso estestcadacada vezvez maismais friofrio dodo queque oo araren ol enteen ol ente aa atmosferaatmosfera est elest el nono

OO arar saturadosaturado emem ascensoascenso estest cadacadavezvez maismais quentequente dodo queque oo arar envolventeenvolvente

aa atmosferaatmosfera inst elinst el nono q eq e sese

ESTABILIDADE CONDICIONALESTABILIDADE CONDICIONAL

envolventeenvolvente aa atmosferaatmosfera estvelestvel nonoqueque sese refererefere aoao arar secoseco emem ascensoascenso..

aa atmosferaatmosfera instvelinstvel nono queque seserefererefere aoao arar saturadosaturado emem ascensoascenso..


AAArAr ascendenteascendente maismais friofriododo queque aa atmosferaatmosferaAA dodo queque aa atmosferaatmosferaenvolventeenvolvente

ESTABILIDADEESTABILIDADE

BB

CC

Nvel de estabilidade neutraNvel de estabilidade neutra

AANvel de condensaoNvel de condensao

BB Nvel de estabilidade neutraNvel de estabilidade neutra

BBArAr ascendenteascendente comcom aamesmamesma temperaturatemperatura dadaatmosferaatmosfera envolventeenvolventeESTABILIDADE NEUTRAESTABILIDADE NEUTRA

ArAr ascendenteascendente cadacada vezvez

ESTABILIDADE CONDICIONALESTABILIDADE CONDICIONALCC

ArAr ascendenteascendente cadacada vezvezmaismais quentequente dodo queque aaatmosferaatmosfera envolventeenvolvente

INSTABILIDADEINSTABILIDADE

GA saturadoGA saturado

22C22C--22C22C

6C6C6 C6 C

14C14C

22C22C

O t t i d t ? Q l ti

GTV = 8C/1000 m

O que acontece na encosta virada a oeste? Qual ser o tipo de equilbrio?


QuandoQuando aa massamassa dede arar vindavinda dodo marmariniciainicia aa suasua subida,subida, nono sese encontraencontra

t dt d OO f i tf i t ffsaturadasaturada.. OO seuseu arrefecimentoarrefecimento fazfaz--sesedede acordoacordo comcom oo GASecoGASeco.. AA 10001000 mm dedealtitudealtitude oo arar emem ascensoascenso desceudesceu 1010CCee estest aa 2020C,C, enquantoenquanto aa atmosferaatmosferaenvolventeenvolvente estest aa 2222C,C, dede acordoacordo comcomoo GTVGTV dede 88C/C/10001000 mm..

NaNa massamassa dede arar ascendente,ascendente, 2020CC correspondecorresponde temperaturatemperatura dodo pontoponto dedeorvalho,orvalho, dandodando--sese aa condensaocondensao dodo vaporvapor dede HH22OO comcom aa consequenteconsequentelib t lib t dd ll l t tl t t dd d d I tI t i ifii ifi hh bidbidlibertaolibertao dede calorcalor latentelatente dede condensaocondensao.. IstoIsto significasignifica queque hh umauma subidasubidadada temperaturatemperatura dada massamassa dede arar ee queque emem posterioresposteriores subidassubidas oo arrefecimentoarrefecimentoserser dede acordoacordo comcom oo GAsaturadoGAsaturado,, ouou seja,seja, muitomuito maismais lentamentelentamente.. Assim,Assim,nestanesta situao,situao, 10001000 mm oo nvelnvel dede condensaocondensao..UmaUma vezvez queque aa altitudealtitude elevada,elevada, aa massamassa dede arar continuacontinua aa suasua subidasubidaarrefecendoarrefecendo agoraagora aa umauma taxataxa inferiorinferior dodo arar envolventeenvolvente..ggPorPor voltavolta dosdos 20002000 mm aa temperaturatemperatura dasdas duasduas massasmassas dede arar soso idnticas,idnticas,significandosignificando queque sese aa linhalinha dede alturasalturas terminasseterminasse a,a, oo movimentomovimento ascensionalascensionalparavaparava oo nvelnvel dede estabilidadeestabilidade neutraneutra NoNo entantoentanto issoisso nono aconteceacontece eeparavaparava.. oo nvelnvel dede estabilidadeestabilidade neutraneutra.. NoNo entanto,entanto, issoisso nono acontece,acontece, eeagoraagora aa massamassa dede arar sobesobe espontaneamenteespontaneamente instvelinstvel.. FormamFormam--sese nuvensnuvensespessasespessas ee ocorreocorre forteforte precipitaoprecipitao.. ESTABILIDADE CONDICIONALESTABILIDADE CONDICIONAL


estabilidade e instabilidade do ar

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