Hidrometeorologia

Slides do módulo sobre Hidrometeorologia, pertencente à disciplina de Hidrologia do curso de Engenharia Civil da Universidade Federal do Ceará (UFC). Disciplina ministrada pelo professor Francisco de Assis de Sousa Filho.

2. •Estrutura da atmosfera;
•Quantidade de água e sua relação com a temperatura;
•Processo de formação da precipitação;
•Variáveis hidrometeorológicas: temperatura e umidade.

8. Gradientede TemperaturanaAtmosfera(Lapse rate) [6.5°C / 1000m]

10. PressãoParcialde Vapor, ePressãoexercidaapenaspeloVapor de
águaemH
2O -> Crescea pressãototal P
Indicao total de´vaporde águada parcela
Se, P = 1000mb, e
N
2= 78%
O
2= 21%
H
2O = 1%
Então,P(N
2) = 780 mb
P(O
2) = 210 mb
P(H
2O) = 10 mb Parcelade ar

11. Moléculas escapam mais
facilmente da superfície
líquida.Menore
ssobreogelo.
Definição:
É a pressão de vapor na qual
o vapor de água está em
equilíbrio (evaporação =
condensação) numa interface
plana de água pura, numa
dada temperatura.
Essa pressão é mais baixa
para uma interface plana de
gelo.

12. Saturação
Frio Quente

13. PRESSÃO ATMOSFÉRICA = p(parciais)

14. e
sestáemPascals
(Pa=N/m2)eTestáemgraus
Centígrados(Raudkivi1979)
O gradiente D= des/dTda
curva de pressão de vapor
saturada

16. •PROCESSO ISOTÉRMICO
t constante
umidade adicionada
(es –e) = déficit de umidade
•PROCESSO ISOBÁRICO
p constante
resfriamento (td) “dewpoint”
(ponto de orvalho)
•LIVRE SATURAÇÃO
água evaporada livremente
saturação (e2, t2 e1, t1)
t2 = tw(temp. bulbo úmido)

19. •Orvalho;
•Neve;
•Chuva.

20. 1.Condições de saturação da parcela de ar;
2.Formação e crescimento da gota até 20mm;
3.Crescimento da gota até o tamanho crítico de
precipitação;
4.Suprimento de umidade para dar continuidade ao
processo.

22. e
sestáemPascals
(Pa=N/m2)eTestáemgraus
Centígrados(Raudkivi1979)
O gradiente D= des/dTda
curva de pressão de vapor
saturada

23. 1.Convectiva
2.Orográfica
3.Ciclônica
1.NãoFrontal
2.Frontal

24. Barlaventovs. Sotavento

25. Barlavento
AdiabáticaúmidaFria
Ocorrea Saturação
AdiabáticaSecaFria
Liberação de calor latente => Aquecimento da Parcela de Ar

26. Sotavento
Nãohásaturaçãodestelado
AdiabáticaSecaQuente

30. Nafrenteestacionária,nãohápredomíniodeavançodeumamassa
emdireçãoàoutra,fazendocomqueosistemafiqueestacionário
sobreumaregião,provocandochuvascontínuas.

39. Figure 7.8: Whentheenvironmental
lapserate isgreaterthanthedry
adiabaticrate, theatmosphereis
absolutelyunstable. Whenthe
environmentallapserate islessthan
themoistadiabaticrate, the
atmosphereisabsolutelystable. And
whentheenvironmentallapsearte lies
betweenthedryadiabaticrate and
themoistadiabaticrate (shadedgreen
area), theatmosphereisconditionally
unstable.

40. Paraprecipitar,as
gotasprecisamcrescer
o suficientepara
vencerascorrentes
ascendentes nas
nuvensesobreviver
comogotasouflocos
deneveaumadescida
atéasuperfíciesem
evaporar.

41. •Núcleos de Condensação
Aerossóis de origem
maritímica
Argilas (caulitae
montimorigonita)
Outras fontes (urbanas
e industriais)
•Crescimento da Gota
Coalescência
Bergeron

46. •Nuvensquentes:nuvenscomtemperaturaacimadopontode
congelamentodaágua(0°C)(nuvensrasas);
•Hásomentegotasdeágualíquida;
•Asgotasdevemterdiâmetromaiorque20mparaformar
precipitação;
•Taisgotículasseformamquandoháounúcleosdecondensação
“gigantes”oupartículashigroscópicas.

47. Aspartículashigroscópicasremovem vapord'águadoarem
umidadesrelativas<100%epodemcrescermuito;
Quantomaiores,caemmaisrapidamente;
Naqueda,colidemcomgotículasmenoresecoalescem(combinam)
comelas,crescendoaindamais.

51. Pressãodevapordesaturaçãosobrecristaisdegeloémenorque
sobregotículasdeáguasuperesfriada;
Comooscristaisdegelosãosólidos,asmoléculasindividuaisda
águanogelosãomantidasjuntasmaisfirmementedoquesobre
umagotículalíquida;
Portanto,émaisfácil“escapar”dasgotículaslíquidassuperesfriadas.

54. TorBergeron
Nuvensfrias:comtemperatura<0°C(comgrandedesenvolvimento
vertical).
Propriedadesdaágua:
1.Gotículasdenuvemnãocongelama0°C:águapurano
arsócongelaseatingirtemperatura~-40°C.
2.Pressãodevapordesaturaçãosobrecristaisdegeloé
menorquesobregotículasdeáguasuperesfriada.

55. Águasuperesfriada:águaemestadolíquidocomT<0°C.
Congelamentoocorresehouvernúcleosdecongelamento.
Porém,núcleosdecongelamentosãopoucoabundantesna
atmosferaeemgeralsósetornamativosparaT<-10°C.
Núcleosdecondensaçãodegelo:partículasdevemapresentar
estruturasimilaraoscristaisdegelo.

59. Equador-Polos
Efeito Continental
Altitude
Correntes Oceânicas

63. Característica não-linear
Pressão de saturação de vapor, e
s
Quanta de água é necessária para saturar?

65. ardetotalmassa
águavapordemassa
EspecíficaUmidade  oardemassa
águavapordemass
misturadeRazao
sec
 •Não muda com a mudança do tamanho da parcela
•A umidadeespecíficamaisaltaé encontradanostropicose a
maisbaixanasregiõespolares.

66. e pressão parcial de vapor d’água
p pressão total

67. •Emgeraloarnãoestásaturado;
•Contémapenasumafraçãodovapord´águapossível.sat
r
e
e
U
x100(%) paraumdado“t”

68. porcento
saturaçãovaporpressão
vaporpressão
RH 100 The main problem is that although the amount of moisture in the air is constant, RH is not.

72.   = 0,66 se “e” em mbar
=0,485se“e”emmmHg
Para uma dada temperatura t:
bulbo seco
bulbo úmido
(ew–e) = (t –tw)
onde:
t –temp. termômetro
bulbo seco
t
w
–temp. termômetro
bulbo úmido
e
w
–tabela f (t
w
)
-constante

75. lei dos gases ideais:
p = r
aR
aT g -
dz
dp
a

variação de temperatura de ar com altitude
onde a é a taxa de variação.
pressão hidrostática:
A variação de pressão em uma coluna atmosférica:

76. -A massa de água contida na de ar é q
vρ
aAdz.
-A massa de ar no elemento é ρ
aAdz.
-A massa total de água de precipitável na coluna entre elevações Z1
e Z2 é
-De forma incremental pode-se calcular:
-q
ve r
asão os valores comuns de umidade específica e densidade de ar.

78. •Precipitação;
•Vento;
•Evaporação.

79. Pluviômetro Barômetro Termômetro

80. Anemômetro Satélites
Meteorológicos
Pluviógrafo

82. Figura 5. PLUIOGRAFO; A) Esquema
del sifón; B) Instalación

83. Rede Cearense de Radares Meteorológicos (2 radares)
Área de cobertura dos radares Radar de Fortaleza (banda X)
Radar de Quixeramobim (banda S)

84. Como funciona o Radar Meteorológico:

85. Imagem gerada a partir dos dados de Radar de Fortaleza:

86. Imagem gerada a partir dos dados de Radar de Quixeramobim:

87. Monitoramento pelo Satélite Meteorológico Meteosat
Satélite METEOSAT
(órbita geoestacionária)

88. Monitoramento pelos Satélites Meteorológicos e Ambientais da série NOAA
Satélite NOAA
(órbita polar)

90. Atinadeevaporação,comoonomeindica,medeaevaporaçãoefetiva,istoé,a
quantidadedeáguaqueumamassaliquidacomexposiçãoaoarlivreperde,atravésda
suasuperfície,econvertidoemvapor,duranteumcertoperíododetempo.Otanquede
evaporação,propriamentedito,éotanquedeterra,classe"A"modelostandarddo
WeatherBureau.Formacilíndrica,de25.4cmdeprofundidadee120.7cmdediâmetro,de
construçãometálica.Ofundoestácolocadosobreumbastidora1.5cmdosolo.

91. Aduraçãodainsolaçãodetermina-seconcentrandoosraiossolaressobreumabandacomumatirade
cartão,quevaiqueimandonopontonoqualseformaaimagemdosol.Casoafocalizaçãosobreabanda
sefaçacomumalupa,seránecessáriodesloca-laconstantementeemfunçãodasvariaçõesdiurnase
sazonaisdaposiçãodoSol.Paraevitaresteinconveniente,utiliza-seumaesferadevidro(comosepode
verificarnafigura).Assim,abandaderegistocoloca-sedeformaapropriadasobreumsuportecurvo,
concêntricocomaesfera.Osraiossolaresconcentram-sesobreestabanda.Oresultadosobreabandaé
umtraçocarbonizadocontinua,seosolbrilhadurantetodoodia,.Seosolbrilhaporperíodosdetempo
intermitentes,otraçocarbonizadoédescontínuo.Nestecaso,aduraçãodainsolaçãodetermina-secom
osomatóriodoscomprimentosdaspartescarbonizadas.

93. Transformaaintensidadedofenômenoemumsinalobservável.
Gravaoregistroemmeioanalógicooudigital.
Transfereoregistroparaolocaldacentraldeprocessamento.
Converteoregistroemumadadocomputacional.
Avaliaosdadosretirandoerroseredundâncias.
Armazenaosdadosemformatodigitalemumabasededados.
Recuperaosdadosdabasededadosnaformarequeridapelosusuários.

95. Conteúdo de vapor d´água (g/m
3
)
59,3 g/m
3
34,0 g/m
3
18,7 g/m
3
9,8 g/m
3
4,9 g/m
3
40
o
C 100% 57% 31% 17% 8%
30
o
C - 100% 55% 29% 14%
20
o
C - - 100% 52% 26%
10
o
C - - - 100% 50%
0
o
C - - - - 100%
Quando o ar está saturado:
Ur= 100%
ou seja: e = esat
ou ainda: t = tw