Perfil de temperatura atmosférica da Terra
Quando você ouve a palavra ‘perfil’, provavelmente visualiza um site de mídia social com uma foto de perfil junto com uma biografia sobre seus gostos e desgostos. Assim como você tem um perfil, a Terra também. Não, a Terra não está se conectando a sites de mídia social, tirando selfies e escrevendo sobre o que gosta e não gosta, mas, como seu perfil e sua biografia, o Perfil de Temperatura Atmosférica da Terra ainda diz muito sobre a Terra. E, embora seu perfil possa ser assim, o perfil de temperatura atmosférica da Terra é assim (veja o vídeo).
Especificamente, este perfil informa as temperaturas para diferentes camadas da atmosfera. Essas camadas são divididas com base nas diferenças de temperatura, composição química, densidades e movimento. Vamos tomar um momento para identificar as diferentes camadas atmosféricas com base na temperatura.
Camadas Atmosféricas
Você pode pensar que as camadas da atmosfera ficam mais frias quanto mais longe da superfície da Terra você vai. E você estaria parcialmente certo. Mas, a verdade é que a temperatura diminui e aumenta conforme você sobe na atmosfera. Vamos começar observando as camadas com base na altitude, ou a que distância elas estão da superfície da Terra.
Vamos começar com a troposfera , que é a camada mais próxima da Terra. Aqui, a temperatura diminui conforme você ganha altitude, porque o ar é aquecido do solo. Em média, a temperatura ao nível do mar é de cerca de 15 graus Celsius e cai cerca de 6,5 graus Celsius para cada quilômetro que você sobe. Quando você atinge o topo da troposfera, a temperatura cai para cerca de -57 graus Celsius na maioria dos lugares. Agora, tudo isso é baseado em alguns critérios específicos, mas isso é outra lição!
Se você continuar subindo, chegará à estratosfera . A estratosfera está localizada a cerca de 11 a 48 quilômetros da superfície da Terra, e a temperatura aumenta das camadas superiores frias da troposfera para cerca de 0 graus Celsius. Veja, eu disse que a temperatura nem sempre diminui à medida que você sobe. Você pode ver esse aumento de temperatura no perfil da temperatura atmosférica.
Depois da estratosfera está a mesosfera , onde a temperatura volta a cair. Na verdade, nesta camada da atmosfera, a temperatura continua diminuindo à medida que você sobe, chegando finalmente a -90 graus Celsius. Brrrr ….
Finalmente, temos a termosfera , que está cerca de 55 quilômetros acima da superfície da Terra e vai até 500 a 1.000 quilômetros. Novamente, a temperatura aumenta nesta camada, o que você pode ver no perfil de temperatura. Dependendo da hora do dia ou da noite, a temperatura oscila de 500 a 2.000 graus Celsius! Uau! Está quente lá em cima!
Diagramas Termodinâmicos
Agora que você tem uma ideia de como a temperatura muda conforme você sobe na atmosfera, vamos dar uma olhada nos diagramas termodinâmicos , ou diagramas que examinam a temperatura, pressão, umidade e vento na atmosfera. Os diagramas termodinâmicos parecem realmente confusos com linhas que se estendem por toda parte, e é preciso alguma prática para entender como lê-los. Existem vários tipos diferentes de diagramas termodinâmicos, incluindo o diagrama de Stuve, o emagrama, o Skew-T e o tefigrama.
O Skew-T é o gráfico mais utilizado em meteorologia, então esse será o foco desta lição. Os dados são obtidos para o gráfico liberando balões meteorológicos na atmosfera. Esses balões transmitem dados para estações meteorológicas e ajudam os meteorologistas a prever o tempo, como tempestades.
Primeiro, tome um momento para observar os eixos (veja o vídeo). Você tem pressão em milibares, temperatura em graus Celsius e altitude em quilômetros. Diferentes gráficos Skew-T mostram uma miríade de informações, mas o gráfico que enfocaremos nesta lição mostra isotermas, temperatura potencial, temperatura potencial equivalente, razão de mistura saturada e isóbaros. Em breve traçaremos a temperatura e a temperatura do ponto de orvalho neste gráfico, depois de examinarmos o que esses novos termos significam!
Para entender completamente o gráfico, deixe-me dar algumas informações básicas sobre o processo adiabático , que afirma que conforme o ar sobe, ele esfria devido à menor pressão. Obviamente, com base no que você aprendeu sobre o perfil atmosférico, isso só ocorre até certo ponto. Para ilustrar essa ideia, pense em um balão que sobe na atmosfera. Na superfície da Terra, a pressão exercida sobre o balão mantém o balão de um certo tamanho. Conforme o balão sobe, menos pressão é exercida, e o ar dentro do balão começa a se expandir, expandindo o balão. Eventualmente, o balão vai explodir porque as moléculas dentro do balão vão se espalhar tanto que a borracha do balão não pode contê-las.
Ok, de volta ao nosso pacote de ar. A energia térmica é trocada quando as moléculas colidem umas com as outras. Quando as moléculas estão mais próximas, como visto na superfície da Terra, elas colidem com mais frequência. Quando ficam mais altos na atmosfera, eles se espalham e colidem menos. Com menos colisões, há menos energia térmica, portanto, o pacote esfria.
Então, com essas informações, vamos examinar o gráfico mais de perto (veja o vídeo).
Vamos começar com isotérmicas ou áreas de temperatura igual. Neste gráfico específico, eles são representados por linhas vermelhas. Você notará que essas linhas de temperatura são anguladas ou ‘inclinadas’ (daí o nome de gráfico Skew-T).
Existem linhas verdes sólidas no gráfico, que representam a temperatura potencial . Esta é a temperatura em que o ar estaria se fosse submetido ao processo adiabático a uma determinada pressão. Por exemplo, o que aconteceria com o pacote aéreo se ele subisse ou descesse até uma determinada pressão.
Em seguida, verifique as linhas verdes tracejadas, que representam a temperatura potencial equivalente , que é a temperatura da parcela de ar assumindo duas estipulações. A primeira é a temperatura se todo o vapor de água se condensou. A segunda é que a parcela de ar está a uma certa pressão, especificamente as pressões ao nível do mar.
As linhas roxas tracejadas representam a proporção de mistura saturada . Isso significa apenas quanto vapor de água o ar pode reter a uma determinada temperatura. Normalmente, quanto mais quente o ar, mais vapor de água ele pode reter.
As linhas azuis são as isóbaras . Você percebe que eles estão correndo da esquerda para a direita, e essas são áreas de pressão iguais.
Sei que foi uma explicação rápida sobre o Skew-T, mas espero que tenha fornecido informações suficientes para que possamos falar brevemente sobre como você plota os dados. Faremos um gráfico da temperatura e do ponto de orvalho , que é o ponto em que o vapor de água se condensa e evapora na mesma taxa.
Dados de plotagem
Até agora você viu um Skew-T em branco, mas vamos adicionar alguns dados. Você pode obter dados da Internet em vários sites. Aqui estão alguns dados obtidos do Departamento de Ciências Atmosféricas da Universidade de Wyoming para Barrow, Alasca, em 11 de junho de 2015.
| Pressão (mb) | Temperatura (graus C) |
|---|---|
| 1005 | -1,7 |
Em seu Skew-T, encontre 1005 milibares.
Em seguida, a temperatura correspondente é -1,7 graus Celsius, então encontre esse ponto. Você notará que a temperatura está distorcida, o que significa que as linhas vermelhas se desviam para a direita. Portanto, você precisará seguir a linha vermelha para chegar ao ponto certo.
Agora coloque um ponto onde essas duas linhas se encontram. Você notará que estamos usando vermelho. A temperatura é normalmente representada em vermelho.
Vamos praticar traçar mais alguns pontos para Barrow, só para você ter uma ideia.
| Pressão (mb) | Temperatura (graus C) |
|---|---|
| 1005 | -1,7 |
| 1000 | -2,1 |
| 968,8 | -4,2 |
Então, assim como para o primeiro conjunto de dados, encontre 1000 milibares e -2,1 graus Celsius e coloque um ponto onde esses dois se encontram.
Em seguida, faça o mesmo para 968,8 milibares e -4,2 graus Celsius.
Se você continuou isso para todos os pontos de dados, você teria a temperatura representada graficamente em seu Skew-T for Barrow. A temperatura geralmente é representada em vermelho. Por uma questão de tempo, não vamos representar graficamente tudo isso.
A outra coisa frequentemente traçada no Skew-T é o ponto de orvalho, que geralmente é traçado em azul. Assim como a temperatura, existem vários sites que fornecem pontos de orvalho para diferentes estações meteorológicas. Vamos ficar com Barrow. Aqui estão os dados:
| Pressão (mb) | Ponto de Orvalho C |
|---|---|
| 1000,5 | -3,3 |
| 1000 | -3,5 |
| 968,8 | -4,8 |
Exatamente como antes, encontre 1000,5 milibares e -3,3 graus Celsius e coloque um ponto nesses pontos.
Em seguida, encontre 1000 milibares e -3,5 graus Celsius e coloque um ponto.
Finalmente, localize 968,8 milibares e -4,8 graus Celsius e coloque um ponto.
Você conecta esses pontos com uma linha azul. Claro, existem muitos, muitos outros pontos, mas essa é a ideia.
Resumo da lição
Era muita informação, não era? Leva tempo para entender os gráficos Skew-T, mas espero que isso coloque o seu pé na porta. Nesta lição, exploramos o Perfil de Temperatura Atmosférica da Terra , que significa as temperaturas para diferentes camadas da atmosfera. A atmosfera da Terra é composta de diferentes camadas, cada uma com propriedades únicas. A maioria das pessoas presume que a temperatura diminui lentamente conforme você sobe na atmosfera, mas nem sempre é esse o caso.
A troposfera é a camada mais próxima da Terra e a temperatura diminui à medida que você sobe nessa camada. A seguir vem a estratosfera , e a temperatura realmente aumenta nessa camada. A seguir vem a mesosfera , onde a temperatura diminui, e finalmente a termosfera , onde a temperatura aumenta novamente.
Os diagramas termodinâmicos permitem que os meteorologistas observem muitas propriedades da atmosfera, incluindo temperatura, pressão, umidade e vento. O diagrama termodinâmico mais comum usado é o Skew-T, que se parece com um monte de linhas entrecruzadas confusas. Mas, cada linha tem um significado específico. Por exemplo, um gráfico Skew-T mostra isotermas, temperatura potencial, temperatura potencial equivalente, razão de mistura saturada e isóbaros. Você pode usar sites para obter dados brutos que podem ser plotados em um gráfico Skew-T. Os tipos de dados que você pode plotar incluem temperatura e ponto de orvalho.