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A alta atmosfera
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Dinâmica da estratosfera
Quando comparamos a troposfera com a estratosfera verifica-se que os processos na estratosfera ocorrem muito lentamente. A estratosfera tem uma estrutura muito estável e existe pouca transferência de ar com a troposfera. Contudo esta diminuta transferência é extremamente importante para o nosso clima... |
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1. A circulação global e as transferências estratosfera-troposfera.
por: Elmar Uherek
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As transferências Estratosfera-Troposfera
O transporte do ar à volta do globo é induzido pelo Sol. A radiação solar aquece o solo, a superfície do oceano e o ar. O aquecimento é superior nos trópicos, e é cada vez menor nas médias e altas latitudes. Isto significa que a convecção é mais intensa nos trópicos e que é nesta região que o ar sobe para altitudes mais elevadas do que em qualquer outra região da Terra. Acima da tropopausa a absorção de radiação solar pelo ozono conduz a um aquecimento da estratosfera, que é menor nas regiões polares e é mesmo nulo durante o Inverno polar. A figura 1 ilustra as consequências: o ar quente sobe nos trópicos, arrefece e move-se então em direcção aos pólos (1).
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As transferências de ar entre a estratosfera e a troposfera podem ocorrer se as camadas de temperatura (potencial) constante atravessarem a tropopausa (ponto 2 na Figura 1) ou se existir perturbação e ocorrer transporte convectivo nas latitudes médias (3).
Enquanto que as transferências verticais de ar na troposfera ocorrem em períodos de horas a dias, são necessários meses ou mesmo anos para que haja mistura na estratosfera. Este é o motivo pelo qual a estratosfera demora entre um a dois anos para retomar o seu estado estável após uma grande erupção vulcânica (como a do Monte Pinatubo, em 1991). Repare no impacte desta erupção vulcânica através das ilustrações em baixo.
A diminuta transferência estratosfera-troposfera é uma importante fonte de ozono da estratosfera para a troposfera. O ozono estratosférico inicia a formação do radical hidroxilo (OH) e os ciclos de formação fotoquímica e de destruição do ozono na troposfera.
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Tabela:
O balanço do ozono troposférico:
O ciclo da formação e da destruição do ozono troposférico. As entradas de ozono estratosférico são a sua principal fonte forçadora.
| Processos de produção/perda |
Tg / ano |
| Transporte da estratosfera |
+ 600 |
| a) Formação fotoquímica |
+ 3500 |
| b) Destruição fotoquímica |
- 3400 |
| Soma a+b: formação líquida in situ |
+ 100 |
| Deposição à superfície |
- 700 |
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2. a) Erupção no Monte Pinatubo, nas Filipinas, em Junho de 1991
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2. b) Absorção por aerossóis: A absorção por partículas na atmosfera aumentou imediatamente após a erupção no Monte Pinatubo, em Junho de 1991. A absorção diminuiu, lentamente, ao longo dos 2 a 3 anos seguintes. A figura mostra que as partículas atingiram a estratosfera.
Dados de SAGE I + II, prima para aumentar!(50 K)
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3. O fluxo médio anual da circulação de Brewer-Dobson mostra que o ar se move dos trópicos (no centro) para os pólos. Por baixo apresenta-se a distribuição média anual do ozono, que confirma que o ozono se acumula nas regiões polares. O pólo Norte está à direita.
Fonte dos dados: Nimbus 7 website
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Circulação de Brewer-Dobson
Este transporte das massas de ar dos trópicos para os polos é conhecido como circulação de Brewer-Dobson. Uma vez que os processos que controlam este padrão de circulação são muito complexos (balanço de radiação na Terra, ondas planetárias, processos de subsidência no vórtice polar) não os abordaremos aqui em pormenor. Resumidamente, diremos que o ar sobe nos trópicos e desce nos pólos; cada hemisfério tem a sua própria circulação e as transferências de ar entre os dois hemisférios são diminutas.
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Existem algumas diferenças na forma como o ar circula nos Hemisférios Norte e Sul. No Hemisfério Norte a distribuição dos oceanos e dos continentes é menos homogénea do que no Hemisfério Sul, e o vórtice polar é menos intenso. Temos ainda de tomar em consideração a existência das estações do ano. A figura 2 mostra a circulação média através do ano. Mas se as estações e a altura do Sol variam ao longo do ano, também a posição onde o ar sobe, nos trópicos, se desloca quer para norte quer para sul. A figura 3 mostra como os padrões de temperatura e do vento variam entre os dois hemisférios, em Janeiro. Consequentemente, a circulação de Brewer-Dobson também se encontra deslocada.
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4. Distribuição de temperatura e do vento numa secção da atmosfera, em Janeiro (= Inverno no Hemisfério Norte, à direita na imagem). Note a fria tropopausa sobre os trópicos e a formação do vórtice polar sobre a região Árctica.
Fonte: © NASA Goddard Space Flight Centre 2002
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Vorticidade Polar
O vórtice polar é um vento circumpolar que se forma sobre ambos os pólos. O vórtice sobre o Árctico é menos estável, uma vez que a superfície alternada de oceanos e continentes sobre a Terra no Hemisfério Norte perturba a formação do vórtice. No vórtice antárctico podem atingir-se temperaturas muito baixas, favorecendo que o ar de altitudes muito elevadas (contendo compostos responsáveis pela destruição do ozono) desça até altitudes mais baixas.
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Acerca desta página:
Autor: Dr. Elmar Uherek - MPI Mainz
Revisão educacional: Michael Seesing - Uni Duisburg - 2003-08-07
Versão portuguesa: Margarida L. R. Liberato - Dep. de Física, UTAD, Portugal
Última actualização: 2004-04-20
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