Meteorologia

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Apostila da Disciplina Meteorologia Física II – ACA 0326, p. 49

5. Absorção e espalhamento
De acordo com o estudado em capítulos anteriores: - O processo de absorção remove energia radiativa do feixe incidente transformando-a em outras formas de energia. Na maioria dos processos atmosféricos, em energia térmica; - No espalhamento, a energia que incide em uma direção é espalhada ou desviadapara outras direções, havendo a produção de radiação difusa. Tais processos são promovidos por alguns constituintes atmosféricos e dependem de suas características físicas, que podem ser o tamanho da partícula com relação ao comprimento de onda da radiação incidente, de sua composição química, do arranjo dos átomos que compõem as moléculas. No próximo tópico são apresentados os principaisconstituintes atmosféricos que interagem com a radiação eletromagnética. Antes, um exemplo do papel dos processos radiativos na atmosfera é discutido. O perfil vertical de temperatura da atmosfera é predominantemente devido a processos radiativos. A Figura 5.1 ilustra o perfil de temperatura médio da Terra, onde é possível observar que a região próxima à superfície apresenta um declínio praticamente linearda temperatura com a altura. Essa região é denominada troposfera e seu perfil de temperatura é devido ao aquecimento radiativo da superfície que transfere calor a camadas mais inferiores da atmosfera. O limite superior dessa região é denominado tropopausa. A causa desse mínimo de temperatura e do aumento de temperatura na região superior, a estratosfera, é devida a processos radiativos, maisprecisamente devido à absorção de radiação solar pela camada de ozônio. A região superior de declínio de temperatura aos 5095 km de altura é denominada mesosfera. Na borda superior da mesosfera, ocorre um segundo mínimo de temperatura, na mesopausa. Novamente, o declínio de temperatura é devido a processos radiativos. Há uma diminuição da concentração do ozônio e um aumento na eficiência deresfriamento radiativo. As baixas concentrações de ozônio nessas altitudes implicam em um aquecimento solar reduzido e o resfriamento radiativo no infravermelho permite que essa região seja significativamente mais fria do que a estratosfera, em particular na mesosfera, a aproximadamente 85 km de altura. É importante observar, porém, que processos dinâmicos também são importantes nessa região. A região acimados 90 km, a termosfera, é uma região muito quente e tênue devido ao aquecimento

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causado pela foto-ionização devido à absorção de radiação UV e raios-X [Thomas e Stamnes, 1999]. É nesta região que se localiza a ionosfera e que torna possível a transmissão de ondas de rádio por refleti-las de volta à superfície da Terra.

10090 80 70 60 50 40 30 20 10 0 180

Altitude (km)

tropical verão - lat. méd. inverno - lat. méd. verão - sub ártico

mesosfera estratosfera

troposfera 200 220 240 260 280 300

Temperatura (K)
Figura 5.1 – Modelos empíricos de perfis de temperatura padrão para algumas localidades e épocas do ano. Adaptado da biblioteca interna do código de transferência radiativa SBDART (Santa BárbaraDISORT Atmospheric Radiative Transfer, Ricchiazzi et al., 1998).

5.1 Constituintes Atmosféricos Relevantes
A atmosfera é composta por um grupo de gases com concentração praticamente constante e um grupo de gases com concentração variável. Praticamente 99% da atmosfera seca é constituída por N2 e O2. Os gases traço importantes para os processos radiativos na atmosfera, também denominados gases doefeito estufa são o vapor d’água (H2O), dióxido de carbono (CO2), metano (CH4), óxido nitroso (N2O), ozônio (O3) e os clorofluorcarbonos (CFCs). A atmosfera também contém partículas sólidas e líquidas, que constituem os aerossóis atmosféricos, gotas d’água e cristais de gelo. As concentrações desses constituintes atmosféricos variam significativamente no espaço e no tempo. Por sua

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