OS PROCESSOS ADIABÁTICOS NA ATMOSFERA

                       

                          [pic 1]       UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ

[pic 2]INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS

[pic 3]FACULDADE DE METEOROLOGIA

DISCIPLINA:

FUNDAMENTOS DE METEOROLOGIA

APOSTILA 09

PROCESSOS ADIABÁTICOS NA ATMOSFERA

Quando na atmosfera uma transformação gasosa se processa sem troca de calor entre a parcela de ar e o ar ambiente, denominamos esse processo de transformação adiabática.

A expansão adiabática é associada com o movimento ascendente da parcela e o conseqüente resfriamento. Já compressão adiabática se refere ao movimento descendente e o aquecimento como conseqüência. No caso do ar não está saturado, o  Lapse rate adiabático seco (Гd) é da ordem de  -1oC/100m e vale tanto para o movimento ascendente, quanto para o movimento descendente da parcela de ar, conforme ilustra a Figura 1 abaixo.

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Figura 1- Gráfico ilustrativo dos processos de compressão e expansão adiabática.

Nota: Ao admitirmos a física do problema da compressão e da expansão adiabática assumimos que:

1. O  ar atmosférico não é um bom condutor de calor
2. Quando o ar no interior da parcela se contrai ou se expande, consideramos que apenas uma camada periférica da parcela de ar se mistura com o ar ambiente que a envolve.

A compressão e da expansão adiabática podem ser visualizadas através dos seguintes exemplos:

1. Parcela de ar ascendendo ou subsidindo em decorrência de efeito orográfico segundo o Lapse rate da adiabática seca (Гd = 1oC/100m) nos dois lados da montanha.

1. Parcela de ar ascendendo segundo o Lapse rate saturado (Гs = 0,2oC/100m), quando ocorrem simultaneamente condensação e precipitação em um lado obstáculo orográfico e no outro lado, apenas subsidência segundo o Lapse rate adiabático seco ocorre.

CONCEITOS ESTABILIDADE E INSTABILIDADE DA ATMOSFERA

Conceito físico de equilíbrio

Conceitualmente, dizemos que um corpo qualquer esta em equilíbrio quando a resultante das forças que atuam sobre ele é nula. Fisicamente a condição de equilíbrio de um corpo pode ser estabelecida quando submetido a diferentes situações de deslocamento, resultando nos seguintes tipos de equilíbrio: Estável, instável e neutro ou indiferente.

ESTADO DE EQUILÍBRIO A PLICADO À METEOROLOGIA

O método de análise da ascensão de uma parcela de ar na atmosfera (Método da parcela) é descrito conforme os exemplos aplicados às seguintes situações:

1. Primeira situação: a parcela esta em repouso e recebe um impulso. Se depois de cessado o impulso a parcela tende a retornar à posição de origem. Nesse caso a parcela apresenta equilíbrio estável e a atmosfera que a envolve é estável.

1. Segunda situação: a parcela esta em repouso e recebe um impulso e continua se deslocando mesmo depois de cessado o impulso inicial, afastando-se cada vez mais do ponto de origem. Nesse caso a parcela apresenta equilíbrio instável e a atmosfera que a envolve é instável.

1. Terceira situação: a parcela esta em repouso e ao receber um impulso pára em outra posição depois de haver cessado o impulso inicial, sem haja movimento para cima ou para baixo. Nesse caso a parcela apresenta equilíbrio neutro e a atmosfera que a envolve é neutra ouindiferente.  

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Conforme acima visto, as noções de estabilidade, instabilidade e neutralidade na atmosfera em função da diferença de temperatura do ar no interior da parcela e o do ambiente externo. Esse conhecimento nos permite analisar as diversas condições de estabilidade/instabilidade da atmosféricas, considerando a ascensão de um volume de ar não saturado, segundo o Lapse rate da adiabática seca (Гd = 1oC/100m) em relação ao Lapse rate da atmosfera.

ANALISES DAS CONDIÇÕES DE ESTABILIDADE/INSTABILIDADE

a) Estabilidade ou condição de estabilidade da atmosfera (Figs: 2a e 2b abaixo)

                           z (m)[pic 6]

                                               Гd  >  Гa  -  Atmosfera estável  [pic 7]

Гd[pic 8][pic 9]		Гa[pic 10]
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Temperatura

Figura 2a – Lapse rate da parcela é maior do que Lapse rate da atmosfera.

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Figura 2b – Lapse rate da parcela é maior do que Lapse rate da atmosfera.

b) Instabilidade ou condição de instabilidade da atmosfera (Figs. 3a e 3b abaixo)

                           z (m)[pic 18]

                                                Гd  <  Гa  - Atmosfera instável[pic 19]

Гa[pic 20][pic 21]		Гd[pic 22]
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Temperatura

Figura 3a – Lapse rate da parcela é menor do que Lapse rate da atmosfera.

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