METEOROLOGIA. Vinícius Roggério da Rocha. MonolitoNimbus.com.br/ComissarioNerd

(1)

METEOROLOGIA

Vinícius Roggério da Rocha

(2)

Meteorologia

• Meteorologia pura x aplicada_{Meteorologia pura x aplicada}

• _{Meteorologia aeronáutica: Compreende}_{Meteorologia aeronáutica: Compreende}

o estudo dos processos físicos que

envolvem a atmosfera, tendo em vista a

ECONOMIA e a SEGURANÇA das

atividades aéreas

• _{Observação, divulgação, coleta, análise}_{Observação, divulgação, coleta, análise}

e exposição (atual ou previsão)

(3)

Atmosfera

• _{Camada de ar que}_{Camada de ar que}

envolve o planeta

• _{Importante conhecer seu}_{Importante conhecer seu}

ambiente de trabalho!

(4)

A Terra no Espaço

• _{Terra está 150 milhões de km}_{Terra está 150 milhões de km}

distante do Sol

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periélio afélio

(6)

(7)

Atmosfera

• _{Gases que a compõe o ar seco}_{Gases que a compõe o ar seco}

78% Nitrogênio 21% Oxigênio

1% outros gases: Argônio, Gás Carbônico, Hélio,

Metano, Neônio...

0 a 4%

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(9)

Troposfera

• _{Camada mais baixa}_{Camada mais baixa}

• Principais fenômenos meteorológicos_{Principais fenômenos meteorológicos} • _{Maioria dos vôos}_{Maioria dos vôos}

• _{Temperatura cai 2°C/1.000 pés}_{Temperatura cai 2°C/1.000 pés}

• _{Podem ocorrer inversões térmicas}_{Podem ocorrer inversões térmicas}

• Altitude: 17 a 19 km no Equador; 13 a 15 _{Altitude: 17 a 19 km no Equador; 13 a 15}

km nas latitudes temperadas e 7 a 9 km

nos pólos em média (varia com horário)

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Tropopausa

• Estreita região de transição entre _{Estreita região de transição entre}

troposfera e estratosfera (3 a 5 km)

troposfera e estratosfera (3 a 5 km) • Isotermia (temperatura constante na _{Isotermia (temperatura constante na}

vertical)

(11)

Estratosfera

• _{Começa a difusão da luz solar (azul)}_{Começa a difusão da luz solar (azul)}

• _{Camada de ozônio (entre 25 e 50 km);}_{Camada de ozônio (entre 25 e 50 km);}

filtram raios ultravioleta (UV)

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Ionosfera (m

esosfera e termosfera)

_{esosfera e termosfera)}

• _{Absorção de radiação mais energética}_{Absorção de radiação mais energética}

(raios gama, raios X) e por isso ionizada

(raios gama, raios X) e por isso ionizada • _{Reflexão de ondas de rádio}_{Reflexão de ondas de rádio}

Exosfera

• _{Transição para}_{Transição para}

espaço

interplanetário

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Energia solar na atmosfera

• _{Insolação: quantidade}_{Insolação: quantidade}

de energia solar que

atinge a superfície

• Efeito estufa: planeta _{Efeito estufa: planeta}

absorve energia solar e

(14)

Temperatura x Calor

• Temperatura_Temperatura: medida do grau de _{: medida do grau de}

agitação das moléculas

• Calor_Calor: forma de energia que indica o _{: forma de energia que indica o}

estado de agitação das moléculas

estado de agitação das moléculas • _{Aquecimento => afastamento das}_{Aquecimento => afastamento das}

moléculas => dilatação do corpo

• _{Exceção: água, dilata quando congela}_{Exceção: água, dilata quando congela}

(cristalização aumenta espaços entre as

moléculas)

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Propagação de calor

(sem contato, ondas eletromagnéticas) (de molécula em molécula, sólidos) (movimento das moléculas na VERTICAL, fluidos)

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Temperatura

• _Termômetro_Termômetro

(17)

Água na atmosfera

• _{Estados físicos da água}_{Estados físicos da água}

(18)

Água na atmosfera

• _{Umidade do ar}_{Umidade do ar}_{: quantidade de vapor no}_{: quantidade de vapor no}

ar

• _{Umidade RELATIVA do ar}_{Umidade RELATIVA do ar}_{: relação entre}_{: relação entre}

a quantidade de vapor d’água e a

capacidade de saturação do volume de ar

capacidade de saturação do volume de ar • _{Temperatura do ponto de orvalho}_{Temperatura do ponto de orvalho}_:_:

temperatura que o ar deve atingir para

tornar-se saturado (UR=100%). Ex:

latinha de refrigerante

(19)

Atmosfera

• _{Ar seco x Ar úmido}_{Ar seco x Ar úmido}

• Peso molecular do NPeso molecular do N₂₂ = 28g/mol = 28g/mol

• Peso molecular do OPeso molecular do O₂₂ = 32g/mol = 32g/mol

• Peso molecular da HPeso molecular da H₂₂O = 18g/molO = 18g/mol

• _{Para um mesmo volume, gases de}_{Para um mesmo volume, gases de}

maior massa “saem” para dar espaço

a um gás mais leve (vapor d’água)

(20)

Higrômetro/higrógrafo

(21)

Pressão atmosférica

• _{Peso da coluna de ar sobre a superfície}_{Peso da coluna de ar sobre a superfície}

terrestre

terrestre (exercida em todos os sentidos)(exercida em todos os sentidos)

(22)

Pressão atmosférica

isóbaras

Baixa pressão

(permite convecção): atmosfera instável

(23)

Altitude-Densidade

• Definição_Definição: valor da altitude, obtido a partir da : valor da altitude, obtido a partir da medida da pressão e temperatura (determina

medida da pressão e temperatura (determina

o quanto o ar está ou não mais denso)

o quanto o ar está ou não mais denso) • _{Quanto maior a temperatura, umidade,}_{Quanto maior a temperatura, umidade,}

altitude e menor a pressão no nível médio do

mar, maior é a altitude densidade (ex: horário

quente do dia e baixa pressão causa grande

altitude densidade, e avião precisará de mais

pista ao decolar)

(24)

Variáveis atmosféricas

Altitude Densidade Temperatura

Densidade inversamente ---

---Temperatura inversamente inversamente

---Pressão inversamente diretamente inversamente

Umidade --- inversamente

(25)

Atmosfera Padrão (ISA)

• Atmosfera idealizada obtida por médias _{Atmosfera idealizada obtida por médias}

climatológicas

• Temperatura ao nível do mar_{Temperatura ao nível do mar}: 15ºC ou 59ºF: 15ºC ou 59ºF

• _{Gradiente vertical térmico}_{Gradiente vertical térmico}_{: 0,65ºC/100m ou}_{: 0,65ºC/100m ou}

2ºC/1000 pés

• _{Pressão ao nível do mar}_{Pressão ao nível do mar}_{: 1013,25 hPa ou}_{: 1013,25 hPa ou}

29,92 polHg ou 760 mmHg

• Gradiente vertical bárico_{Gradiente vertical bárico}: 1hPa/30ft : 1hPa/30ft

(1hPa/9m) ou 1polHg/1000ft (1polHg/300m)

(26)

Atmosfera Padrão (ISA)

• Altura da atmosfera_{Altura da atmosfera}: 20.000 metros ou 65.800 pés : 20.000 metros ou 65.800 pés (troposfera e tropopausa)

(troposfera e tropopausa)

• Densidade ao nível do mar_{Densidade ao nível do mar}: 1,225 kg/m³ = 0,001225 g/cm³: 1,225 kg/m³ = 0,001225 g/cm³

• Peso molecular do ar seco_{Peso molecular do ar seco}: 28,966 g: 28,966 g

• Peso específico do ar ao nível do mar_{Peso específico do ar ao nível do mar}: 1,2013 g/m²s²: 1,2013 g/m²s²

• Aceleração da gravidade_{Aceleração da gravidade}: 980,31 cm/s²: 980,31 cm/s²

• Temperatura da tropopausa_{Temperatura da tropopausa}: - 56,5ºC: - 56,5ºC

• Latitude_Latitude: 45º: 45º

• Velocidade do som ao nível do mar_{Velocidade do som ao nível do mar}: 660 nós ou 340 m/s: 660 nós ou 340 m/s

• Ajuste do altímetro (QNH): pressão da estação reduzida ao nível do mar de acordo com os parâmetros da atmosfera padrão

(27)

Vento

• _{Ar em movimento, causado pela diferença}_{Ar em movimento, causado pela diferença}

de pressão => circulação atmosférica (da

ALTA pressão para BAIXA pressão)

(28)

Ventos – forças atuantes

• Força do gradiente de pressão: surge devido à diferença de pressão

• Força centrífuga: Tendência de “jogar” objetos pra fora de movimento curvo

• Força de Coriolis: Força aparente, age em grandes corpos desviando a trajetória • Força de atrito: Contrária ao movimento,

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100 m

600 m

Camada limite

Camada limite: ventos de : ventos de superfície, muito irregulares

superfície, muito irregulares

devido ao relevo

Camada de transição

Camada de transição: :

intensidade do vento aumenta

(30)

Vento

• _Velocidade_Velocidade_{(intensidade): expressa em nós(kt)}_{(intensidade): expressa em nós(kt)} • Direção_Direção (e sentido): de onde vem o vento_{(e sentido): de onde vem o vento}

• Caráter_Caráter (regularidade): rajada ou contínuo (regularidade): rajada ou contínuo

• _{Anemômetro/anemógrafo}_{Anemômetro/anemógrafo} _{0° ou 360°}

90°

(31)

Vento

• Correntes de jato (_{Correntes de jato (}jet stream_{jet stream}): circulação _{): circulação}

em níveis elevados (~9 mil metros) no

sentido oeste-leste que representam

máximos de velocidade do vento (acima

de 100 kt)

• _{Efeitos em aeronaves: pouso e}_{Efeitos em aeronaves: pouso e}

decolagem (de proa), em rota (de cauda),

cálculo de combustível na rota, correção

de deriva

(32)

Nuvens

• Expressão direta do estado da atmosfera_{Expressão direta do estado da atmosfera} • _{Precisa de}_{Precisa de}_{núcleo de condensação}_{núcleo de condensação}

(partícula sólida onde o

(partícula sólida onde o vapor d’águavapor d’água vai vai condensar) e o ar deve atingir a

condensar) e o ar deve atingir a

saturação

saturação, através de _{, através de}acréscimo de _{acréscimo de}

vapor

vapor d’água (evaporação) ou _{d’água (evaporação) ou}

resfriamento

• _{Processos: advecção, radiação,}_{Processos: advecção, radiação,}

convecção, efeito orográfico, efeito

dinâmico

(33)

Advecção

• _{Resfriamento é provocado por ventos}_{Resfriamento é provocado por ventos}

frios resfriando regiões quentes

(34)

Radiação

• _{Superfície é aquecida durante o dia e}_{Superfície é aquecida durante o dia e}

resfria rapidamente conforme diminui

a insolação, esfriando também o ar e

o aproximando da saturação

(35)

Convecção

• _{Superfície aquecida pelo sol aquece}_{Superfície aquecida pelo sol aquece}

o ar, que se eleva em correntes

ascendentes, expande e resfria

(36)

Efeito orográfico

• Ar que flui contra uma montanha é _{Ar que flui contra uma montanha é}

forçado a elevar-se e esfria por expansão,

saturando e formando nuvem

BARLAVENTO

(onde formam as nuvens)

SOTAVENTO

(ar mais seco)

(37)

Efeito dinâmico

• _{O avanço de uma massa de ar frio}_{O avanço de uma massa de ar frio}

empurra uma massa de ar quente para

cima, que por sua vez esfria e condensa

(ex: frentes frias)

(38)

Classificação de nuvens

(39)

Classificação de nuvens

CI – Cirrus CI – Cirrus CS – Cirrostratus CS – Cirrostratus CC – Cirrocumulus CC – Cirrocumulus AS – Altostratus AS – Altostratus AC – Altocumulus AC – Altocumulus NS – Nimbostratus NS – Nimbostratus ST – Stratus ST – Stratus SC – Stratocumulus SC – Stratocumulus CU – Cumulus CU – Cumulus

- Estratiformes_{Estratiformes} (‘stratus’): (‘stratus’): G

Grande desenvolvimento rande desenvolvimento horizontal

horizontal

(40)

(41)

Nimbostratus

Altostratus

Altocumulus

(42)

(43)

(44)

Trilhas de condensação (contrail)

• Gases quentes que saem das turbinas encontram ar mais frio ao redor e vapor d’água condensa/congela • Queda de pressão/temperatura no centros dos

vórtices que partem das pontas das asas • Altitude: 8 a 10 mil metros

(45)

Restrição à visibilidade

• _{Nevoeiros (UR > 97%): nuvem colada à}_{Nevoeiros (UR > 97%): nuvem colada à}

superfície (visibilidade < 1 km)

• Névoa úmida (UR > 80%) e Seca (UR < _{Névoa úmida (UR > 80%) e Seca (UR <}

80%): partículas sólidas menores e mais

dispersas (visibilidade > 1 km)

(46)

Tipos de nevoeiros

• _{Classificam-se conforme o processo}_{Classificam-se conforme o processo}

(47)

• _{Formado pelo resfriamento do ar em}_{Formado pelo resfriamento do ar em}

contato com uma superfície esfriada

por radiação noturna, principalmente

em noites sem nuvens e com ventos

fracos. Ocorre de preferência na

primavera e inverno.

Nevoeiro de radiação

(48)

Nevoeiro de advecção

• _{Formado quando uma massa de ar}_{Formado quando uma massa de ar}

quente e úmida se move sobre uma

superfície fria. Muitas vezes se forma

como nevoeiro de radiação e se

move devido a um vento fraco. Se o

vento for moderado ou forte, o

nevoeiro dissipa.

(49)

Nevoeiro de vapor

• _{Ocorre quando o ar frio se desloca sobre}_{Ocorre quando o ar frio se desloca sobre}

uma superfície líquida mais quente

(comum sobre rios, lagos, pântano,

especialmente no outono e inverno)

(50)

Nevoeiro marítimo

• _{Formado sobre o mar, quando o}_{Formado sobre o mar, quando o}

deslocamento da massa de ar quente e

úmida for advectado sobre a água mais

fria

fria. O ar quente e úmido perderá calor . O ar quente e úmido perderá calor por contato ocorrendo a condensação,

por contato ocorrendo a condensação,

ocorre principalmente na primavera e

verão

(51)

Nevoeiro de brisa marítima

• _{Formada pelo deslocamento de massa}_{Formada pelo deslocamento de massa}

de ar quente sobre uma superfície

terrestre mais fria. O ar quente e úmido

perderá calor e se condensará.

(52)

Nevoeiro orográfico

• _{Formado pelo ar úmido que sobe a}_{Formado pelo ar úmido que sobe a}

montanha, sofre expansão e resfria o

suficiente para saturar

(53)

Nevoeiro frontal

• _{A chuva pode aumentar a temperatura}_{A chuva pode aumentar a temperatura}

do ponto de orvalho até que nevoeiro

seja formado sem resfriamento da

camada de ar inferior (ex: lado frio

adiante de uma frente quente)

(54)

Restrição à visibilidade

• Nevoeiro

• Névoa (úmida e seca)

• Fumaça • Poeira

• Cinzas vulcânicas

- danifica superfícies

- gruda nas hélices/turbinas - pouco oxigênio

- danifica aparelhos de medição

(55)

Turbulência

• _{Classificam-se conforme o processo de}_{Classificam-se conforme o processo de}

formação:

- Mecânica (ou de solo)

- Orográfica

- Convectiva (ou térmica)

- Dinâmica

• Classificam-se também quanto à intensidade:_{Classificam-se também quanto à intensidade:}

- Leve

- Moderada (necessário cinto de segurança)

- Forte (aeronave pode ficar fora de controle)

(56)

Turbulência mecânica (de solo)

• Resulta do atrito de ventos fortes com a _{Resulta do atrito de ventos fortes com a}

superfície (obstáculos obrigam

turbulência a se expandir na vertical)

(57)

Turbulência orográfica

• _{Onda se forma depois do vento passar}_{Onda se forma depois do vento passar}

sobre a montanha

(58)

Turbulência convectiva (térmica)

• _{Forma-se durante o processo convectivo}_{Forma-se durante o processo convectivo}

(escoamentos caóticos)

• _{Mais intensa no verão a tarde sobre os}_{Mais intensa no verão a tarde sobre os}

continentes e a noite sobre oceanos

(períodos onde a convecção é mais

intensa)

(59)

Turbulência dinâmica

• _{Devido ao movimento do próprio ar}_{Devido ao movimento do próprio ar} • _a)_a)_{de céu claro (CAT)}_{de céu claro (CAT)}_{: pode estar}_{: pode estar}

associado a uma frente ou ocorrer em

grandes altitudes (sem advertência visual)

grandes altitudes (sem advertência visual) • _b)_b)_{esteira de turbulência}_{esteira de turbulência}_{: provocado}_{: provocado}

pelo fluxo de ar sobre as asas de

aeronave

• _c)_c)_windshear_windshear_{: variação brusca na}_{: variação brusca na}

velocidade do vento

(60)

Massas de ar

• Grandes volumes de ar, cobrindo _{Grandes volumes de ar, cobrindo}

extensões da superfície da terra, que

apresentam características físicas mais

ou menos uniformes na horizontal

ou menos uniformes na horizontal • _{Adquire características físicas da}_{Adquire características físicas da}

superfície, que passar a ser a sua origem

superfície, que passar a ser a sua origem • _{Frentes: Encontro de duas massas de ar}_{Frentes: Encontro de duas massas de ar}

com características diferentes

(61)

Massas de ar

• _{MASSA DE AR QUENTE}_{MASSA DE AR QUENTE}

- Quando uma massa de ar se desloca sobre

uma superfície mais fria

- Geralmente estáveis (favorecem nevoeiros e

nebulosidade estratificada)

nebulosidade estratificada) • MASSA DE AR FRIO_{MASSA DE AR FRIO}

- Quando uma massa de ar se desloca sobre

uma superfície mais aquecida do que ela

- Geralmente mais instáveis (boa visibilidade e

nebulosidade cumuliforme e trovoadas)

(62)

(63)

Frente Fria

• Ar frio se desloca pela superfície e ergue o ar _{Ar frio se desloca pela superfície e ergue o ar}

quente à frente

• Temperatura cai e pressão aumenta_{Temperatura cai e pressão aumenta}

(64)

• _{Ar quente avança sobre ar frio}_{Ar quente avança sobre ar frio}

• Temperatura aumenta e pressão cai_{Temperatura aumenta e pressão cai}

• Desloca-se _Desloca-sede NW para SE no hemisfério Sul de NW para SE no hemisfério Sul e de SW para NE no hemisfério Norte

e de SW para NE no hemisfério Norte

Frente Quente

(65)

Frente estacionária

• Cessa o movimento horizontal relativo entre _{Cessa o movimento horizontal relativo entre}

as massa de ar

• _{Muita nebulosidade, característica do tipo}_{Muita nebulosidade, característica do tipo}

de frente que deu origem ao sistema

Frente oclusa

• Frente fria encontra

(66)

Trovoadas

• Conjunto de fenômenos que ocorre _{Conjunto de fenômenos que ocorre}

associados a uma nuvem cumulonimbus:

associados a uma nuvem cumulonimbus: • _Trovões_Trovões

• _Relâmpagos_Relâmpagos • Granizo_Granizo

• Rajadas de vento_{Rajadas de vento} • Turbulência_Turbulência

(67)

(68)

1) Fase Cumulus

• _{Surgem como cumulus isolados}_{Surgem como cumulus isolados}

(69)

2) Fase de maturidade

(70)

3) Fase de dissipação

• _{Predominância de correntes}_{Predominância de correntes}

descendentes

• _{Laterais espalham em camadas para os}_{Laterais espalham em camadas para os}

lados

(71)

Radome (radar dome)

(72)

Gelo

• Condições favoráveis à formação: água e _{Condições favoráveis à formação: água e}

temperatura abaixo do ponto de congelamento

temperatura abaixo do ponto de congelamento • Gelo claro / cristal_{Gelo claro / cristal}

• Gelo amorfo / opaco / escarcha_{Gelo amorfo / opaco / escarcha}

• _{Gelo misto: combinação dos anteriores}_{Gelo misto: combinação dos anteriores}

(73)

Gelo claro / cristal

• Gotas colidem, se deformam e fluem pela _{Gotas colidem, se deformam e fluem pela}

superfície da aeronave

(74)

(75)

Gelo amorfo / opaco / escarcha

• _{Gotas congelam imediatamente após impacto}_{Gotas congelam imediatamente após impacto} • Espaço entre bolhas o tornam quebradiço, _{Espaço entre bolhas o tornam quebradiço,}

mais leve e esbranquiçado

(76)

Gelo

• Externamente: superfícies expostas (altera perfil _{Externamente: superfícies expostas (altera perfil}

aerodinâmico e adiciona peso), antenas, rotor e hélices

(reduz tração/velocidade de voo)

• Internamente: tubos de Pitot, carburadores (reduz _{Internamente: tubos de Pitot, carburadores (reduz}

entrada de ar) e tomadas de ar

• Anticongelantes: compostos químicos que se adicionam _{Anticongelantes: compostos químicos que se adicionam}

aos líquidos para congelar a uma temperatura mais

baixa que o habitual

(77)

(78)

• Nuvens estratiformes_{Nuvens estratiformes} • _{Precipitação leve,}_{Precipitação leve,}

longa duração e

cobre grandes áreas

cobre grandes áreas • Nevoeiro/névoa_{Nevoeiro/névoa}

• _{Alta pressão}_{Alta pressão}

• Massa de ar quente_{Massa de ar quente}

• Nuvens cumuliformes_{Nuvens cumuliformes} • _{Precipitação forte,}_{Precipitação forte,}

curta duração e

localizada

• Visibilidade boa_{Visibilidade boa} • _{Baixa pressão}_{Baixa pressão} • Massa de ar frio_{Massa de ar frio} • _Turbulência_Turbulência Frio Frio Quente Quente Atmosfera ESTÁVEL

Atmosfera ESTÁVEL Atmosfera INSTÁVELAtmosfera INSTÁVEL

(79)

TORNADO

TORNADO XX FURACÃOFURACÃO

Diâmetro: centenas de metros

Duração: minutos a horas

Duração: minutos a horas Diâmetro: centenas de quilômetros Diâmetro: centenas de quilômetros

Duração: dias a semanas

Duração: dias a semanas Forma-se com vento forte, em

Forma-se com vento forte, em

cisalhamento, principalmente

sobre o continente

Forma-se só com ventos fracos

e somente sobre o oceano com

águas quentes