Hidrologia - Ciclo da água

Pode admitir-se que a quantidade total de água existente na Terra, nas suas três fases, sólida, líquida e gasosa, se tem mantido constante, desde o aparecimento do Homem. A água da Terra que constitui a hidrosfera  distribui-se por três reservatórios principais, os oceanos, os continentes e a atmosfera, entre os quais existe uma circulação perpétua  ciclo da água ou ciclo hidrológico. O movimento da água no ciclo hidrológico é mantido pela energia radiante de origem solar e pela atração gravítica.

Pode definir-se ciclo hidrológico como a seqüência fechada de fenômenos pelos quais a água passa do globo terrestre para a atmosfera, na fase de vapor, e regressa àquele, nas fases líquida e sólida. A transferência de água da superfície do Globo para a atmosfera, sob a forma de vapor, dá-se por evaporação direta, por transpiração das plantas e dos animais e por sublimação (passagem direta da água da fase sólida para a de vapor).

A quantidade da água mobilizada pela sublimação no ciclo hidrológico é insignificante perante a que é envolvida na evaporação e na transpiração, cujo processo conjunto se designa por evapotranspiração.

O vapor de água é transportado pela circulação atmosférica e condensa-se após percursos muito variáveis, que podem ultrapassar 1000 km. A água condensada dá lugar à formação de nevoeiros e nuvens e a precipitação a partir de ambos.

A precipitação pode ocorrer na fase líquida (chuva ou chuvisco) ou na fase sólida (neve, granizo ou saraiva). A água precipitada na fase sólida apresenta-se com estrutura cristalina no caso da neve e com estrutura granular, regular em camadas, no caso do granizo, e irregular, por vezes em agregados de nódulos, que podem atingir a dimensão de uma bola de tênis, no caso da saraiva.

A precipitação inclui também a água que passa da atmosfera para o globo terrestre por condensação do vapor de água (orvalho) ou por congelação daquele vapor (geada) e por intercepção das gotas de água dos nevoeiros (nuvens que tocam no solo ou no mar).

A água que precipita nos continentes pode tomar vários destinos. Uma parte é devolvida diretamente à atmosfera por evaporação; a outra origina escoamento à superfície do terreno, escoamento superficial, que se concentra em sulcos, cuja reunião dá lugar aos cursos de água. A parte restante infiltra-se, isto é, penetra no interior do solo, subdividindo-se numa parcela que se acumula na sua parte superior e pode voltar à atmosfera por evapotranspiração e noutra que caminha em profundidade até atingir os lençóis aqüíferos (ou simplesmente aqüíferos) e vai constituir o escoamento subterrâneo.

Tanto o escoamento superficial como o escoamento subterrâneo vão alimentar os cursos de água que desaguam nos lagos e nos oceanos, ou vão alimentar diretamente estes últimos.

O escoamento superficial constitui uma resposta rápida à precipitação e cessa pouco tempo depois dela. Por seu turno, o escoamento subterrâneo, em especial quando se dá através de meios porosos, ocorre com grande lentidão e continua a alimentar os cursos de água longo tempo após ter terminado a precipitação que o originou.

Assim, os cursos de água alimentados por aqüíferos apresentam regimes de caudal mais regulares.

Os processos do ciclo hidrológico decorrem, como se descreveu, na atmosfera e no globo terrestre, pelo que se pode admitir dividido o ciclo da água em dois ramos: aéreo e terrestre.

A água que precipita nos continentes vai, assim, repartir-se em três parcelas: uma que é reenviada para a atmosfera por evapotranspiração e duas que produzem escoamento superficial e subterrâneo.

Esta repartição é condicionada por fatores vários, uns de ordem climática e outros respeitantes às características físicas do local onde incide a precipitação: pendente, tipo de solo, seu uso e estado, e subsolo.

Assim, a precipitação, ao incidir numa zona impermeável, origina escoamento superficial e evaporação direta da água que se acumula e fica disponível à superfície. Incidindo num solo permeável, pouco espesso, assente numa formação geológica impermeável, produz escoamento superficial (e, eventualmente, uma forma de escoamento intermédia - escoamento subsuperficial), evaporação da água disponível à superfície e ainda evapotranspiração da água que foi retida pela camada do solo de onde pode passar à atmosfera. Em ambos os casos não há escoamento subterrâneo; este ocorre no caso de a formação geológica subjacente ao solo ser permeável e espessa.

A energia solar é a fonte da energia térmica necessária para a passagem da água das fases líquida e sólida para a fase do vapor; é também a origem das circulações atmosféricas que transportam vapor de água e deslocam as nuvens.

A atração gravitica dá lugar à precipitação e ao escoamento. O ciclo hidrológico é uma realidade essencial do ambiente. É também um agente modelador da crosta terrestre devido à erosão e ao transporte e deposição de sedimentos por via hidráulica. Condiciona a cobertura vegetal e, de modo mais genérico, a vida na Terra.

O ciclo hidrológico à escala planetária pode ser encarado como um sistema de destilação gigantesco, estendido a todo o Globo. O aquecimento das regiões tropicais devido à radiação solar provoca a evaporação contínua da água dos oceanos, que é transportada sob a forma de vapor pela circulação geral da atmosfera, para outras regiões. Durante a transferência, parte do vapor de água condensa-se devido ao arrefecimento e forma nuvens que originam a precipitação. O retorno às regiões de origem resulta da cação combinada do escoamento proveniente dos rios e das correntes marítimas.

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Fonte: www.geocities.com
http://www.youtube.com/user/PedroGandolla

Meteorologia

A meteorologia  é a ciência que estuda a atmosfera terrestre. Seus aspectos mais tradicionais e conhecidos são a previsão do tempo e a climatologia.

O tempo pode ser definido como o estado da atmosfera em determinado instante e lugar. O clima tem sido freqüentemente definido como um " tempo médio ", ou seja, um conjunto de condições normais que dominam uma região, obtidas das médias das observações durante um certo intervalo de tempo. Contudo, variações e condições extremas do tempo também são importantes para caracterizar uma região. Por exemplo, fazendeiros estão interessados não apenas em conhecer a precipitação média de novembro, mas também a freqüência de novembros extremamente secos. Da mesma forma o gerenciamento de recursos hídricos exige o conhecimento não apenas de valores médios, mas também de valores extremos e sua probabilidade de ocorrência. Portanto, o clima é o conjunto de toda a informação estatística sobre o tempo em determinado local. A longo prazo é o clima que determina se uma região é ou não habitável e sua vegetação natural; num prazo mais curto, é o tempo que condiciona a segurança dos meios de transporte, a forma de lazer, a dispersão de poluentes e as atividades da agricultura.

As condições do tempo são descritas em termos de alguns elementos básicos, que são quantidades ou propriedades medidas regularmente. Os mais importantes são :

(1) a temperatura do ar,

(2) a umidade do ar,

(3) a pressão do ar,

(4) a velocidade e direção do vento,

(5) tipo e quantidade de precipitação,

(6) o tipo e quantidade de nuvens.   

Estudaremos estes elementos inicialmente de forma isolada, mas é importante ter em mente que eles são muito correlacionados.        

A Meteorologia no seu sentido mais amplo é uma ciência extremamente vasta e complexa, pois a atmosfera é muito extensa, variável e sede de um grande número de fenômenos. Contudo, certas idéias e conceitos básicos estão presentes em todas as áreas da meteorologia. Esses conceitos mais gerais são abordados em disciplinas tradicionais da Meteorologia: a Meteorologia Física, a Meteorologia Sinótica, a Meteorologia Dinâmica e a Climatologia.

A Meteorologia Física estuda os fenômenos atmosféricos relacionados diretamente com a Física e a Química: processos termodinâmicos, composição e estrutura da atmosfera, propagação da radiação eletromagnética e ondas acústicas através da atmosfera, processos físicos envolvidos na formação de nuvens e precipitação, eletricidade atmosférica, reações físico-químicas dos gases e partículas, etc...        

Dentro da Meteorologia Física tem se desenvolvido o campo da aeronomia, que trata exclusivamente com fenômenos na alta atmosfera.        

A Meteorologia Sinótica está relacionada com a descrição, análise e previsão do tempo. Na sua origem era baseada em métodos empíricos desenvolvidos na metade do século, seguindo a implantação das primeiras redes de estações que forneciam dados simultâneos (isto é, sinóticos) do tempo sobre grandes áreas. Atualmente utiliza os conhecimentos gerados nas diversas disciplinas da Meteorologia, em especial a Meteorologia Dinâmica.

A Meteorologia Dinâmica também trata dos movimentos atmosféricos e sua evolução temporal mas, ao contrário da Meteorologia Sinótica, sua abordagem é baseada nas leis da Mecânica dos Fluídos e da Termodinâmica Clássica. É a base dos atuais modelos atmosféricos de previsão do tempo nos principais centros de previsão dos países desenvolvidos. Sua principal ferramenta são os computadores. Com a crescente sofisticação dos métodos de análise e previsão do tempo a distinção entre a Meteorologia Sinótica e Dinâmica está rapidamente diminuindo.

A Climatologia estuda os fenômenos atmosféricos do ponto de vista de suas propriedades estatísticas (médias e variabilidade) para caracterizar o clima em função da localização geográfica, estação do ano, hora do dia, etc.

Classificar exatamente os diversos ramos da Meteorologia é muito difícil. São áreas do conhecimento que se inter-relacionam e se sobrepõem. Pode-se identificar estes ramos através de vários critérios. A seguir são dados alguns exemplos desses critérios, bem como os principais objetos de estudo dentro de cada uma dessas áreas da Meteorologia.

a) Segundo a região de estudo:

•  Meteorologia Tropical: furacões, desertos, interação oceano-atmosfera, El Niño. 
• Meteorologia de Latitudes Médias : frentes frias, ciclones, geadas, nevascas, correntes de jato. 
• Meteorologia Regional : brisa marítima, circulação de vales e montanhas, "ilhas de calor" urbanas, efeitos topográficos, nevoeiros. 
• Micrometeorologia : interações superfície-atmosfera, fluxos de calor e massas, estabilidade atmosférica.
• Meteorologia de meso-escala : fenômenos severos que ocorrem em períodos de até 1 dia em regiões localizadas, tais como tornados, "micro-explosão", chuvas intensas, ventos fortes e linhas de instabilidade.      

b) Segundo a aplicação : 

• Meteorologia Aeronáutica : apoio a operações de pouso e decolagem, planejamento de rotas e aeroportos. 
• Meteorologia Marinha : estudos de interação ar-mar, previsão de marés e ondas, planejamento de rotas.
• Meteorologia Ambiental : estudos e controle de poluição atmosférica, planejamento urbano.
• Agrometeorologia : projetos agrícolas, plantio e colheitas, produtividade, novas espécies.
• Hidrometeorologia : planejamento e impacto de reservatórios, controle de enchentes e abastecimento.  
• Biometeorologia : influência do tempo sobre a saúde, reações e modo de vida do homem, animais e plantas.        

c) Segundo a técnica ou equipamento utilizados :

• Radiometeorologia : propagação de micro-ondas em enlaces de telecomunicações, quantificação de precipitação por radar, deslocamento de tempestades, ventos com radar Doppler.
• Meteorologia com Satélites : auxílio à previsão, balanços de energia, ventos, precipitação, estrutura térmica e de vapor d'água na atmosfera, estudos de recursos naturais e produtividade agrícola.        

Assim como ocorre uma integração cada vez maior entre as várias subdisciplinas na Meteorologia, esta também interage cada vez mais com outras áreas científicas. Além disso, tecnologias sofisticadas como, por exemplo, aquelas associadas ao radar e satélites, permitem observação e monitoramento mais detalhado da atmosfera e computadores de alta velocidade tornaram possível lidar com complexos modelos numéricos da atmosfera. O acervo crescente de conhecimentos na Meteorologia está sendo aplicado a uma grande gama de problemas práticos, incluindo: previsão de fenômenos atmosféricos que influenciam as atividades humanas (por exemplo, o tempo no dia-a-dia, riscos para a aviação, secas, tempestades severas, eventos na alta atmosfera que possam afetar as rádio-comunicações), avaliação do impacto das atividades humanas sobre o meio atmosférico (por exemplo, poluição do ar, modificação da composição da atmosfera, tempo e clima), modificações benéficas de certos processos físicos que agem em pequena escala (por exemplo, supressão de granizo, aumento e redistribuição da precipitação) e, fornecimento das informações estatísticas básicas da atmosfera necessárias para planejamento de longo prazo (por exemplo, zoneamento de uso do solo, projeto de edifícios, especificações para aeronaves).        

É desnecessário enfatizar a importância da Meteorologia. Vários aspectos da nossa vida cotidiana são afetados pelo tempo: nosso vestuário, nossas atividades ao ar livre, o preço dos produtos hortifrutigranjeiros. Ocasionalmente, as condições de tempo são extremas e o impacto pode estender-se de uma mera inconveniência a um desastre de grandes custos materiais e perda de vidas humanas. Os meios de transporte (terrestre, marítimo e aéreo) dependem muito do tempo. O tempo e o clima são decisivos também para a agricultura, zootécnica e gerenciamento de recursos hídricos. Em adição a estes aspectos tradicionalmente reconhecidos, tem havido e continuará havendo uma demanda crescente por decisões políticas envolvendo a atmosfera, relacionados à poluição e seu controle, efeitos de vários produtos químicos sobre a camada de ozônio e outros impactos ambientais. 

Fonte: http://fisica.ufpr.br/grimm/aposmeteo/cap1/cap1-1.html

Chuva ácida

A queima de carvão e de combustíveis fósseis e os poluentes industriais lançam dióxido de enxofre e de nitrogênio na atmosfera. Esses gases combinam-se com o hidrogênio presente na atmosfera sob a forma de vapor de água. O resultado são as chuvas ácidas. As águas da chuva, assim como a geada, neve e neblina, ficam carregadas de ácido sulfúrico ou ácido nítrico. Ao caírem na superfície, alteram a composição química do solo e das águas, atingem as cadeias alimentares, destroem florestas e lavouras, atacam estruturas metálicas, monumentos e edificações.

O gás carbônico (CO₂) expelido pela nossa respiração é consumido, em parte, pelos vegetais, plâncton e fitoplâncton e o restante permanece na atmosfera. Hoje em dia, a concentração de CO₂ no ar atmosférico tem se tornado cada vez maior, devido ao grande aumento da queima de combustíveis contendo carbono na sua constituição. A queima do carbono pode ser representada pela equação:

                                                               

C + O₂   =  CO₂

Tanto o gás carbônico como outros óxidos ácidos, por exemplo, SO₂ e NO_x, são encontrados na atmosfera e as suas quantidades crescentes são um fator de preocupação para os seres humanos, pois causam, entre outras coisas, as chuvas ácidas.
O termo chuva ácida foi usado pela primeira vez por Robert Angus Smith, químico e climatologista inglês. Ele usou a expressão para descrever a preciptação ácida que ocorreu sobre a cidade de Manchester no início da Revolução Industrial. Com o desenvolvimento e avanço industrial, os problemas inerentes às chuvas ácidas têm se tornado cada vez mais sérios.
Um dos problemas das chuvas ácidas é o fato destas poderem ser transportadas através de grandes distâncias, podendo vir a cair em locais onde não há queima de combustíveis.

Fonte: http://educar.sc.usp.br/licenciatura/2000/chuva/ChuvaAcida.htm

Climatologia

Climatologia  é a ciência que estuda o clima. Surgida com o Renascimento (antes disso os eventos atmosféricos eram tidos como obra de Deus, embora tenham sido publicados dois trabalhos a respeito antes disso: um por Hipócrates em 400 a.C. e outro por Aristóteles em 450a.C., respectivamente “Ares, Águas e Lugares” e “Meteorológica e Escrita”). Com a invenção do termômetro, em 1593, por Galileu e do barômetro de mercúrio, em, por Torricelli, finalmente os eventos da atmosfera puderam ser medidos e estudados. Mais tarde o estudo dos fenômenos atmosféricos se dividiria em dois ramos: a climatologia e a meteorologia, cada qual com uma abordagem diferente para os mesmos fenômenos.
Mas, para saber exatamente do que se trata é necessário antes compreender a diferença entre “tempo” e “clima”: “tempo” é a característica, ou o comportamento da atmosfera num dado momento (período curto, como um dia, uma semana…) com relação à umidade, temperatura, nebulosidade, precipitação, e outros fatores; já “clima” reflete o comportamento geral da atmosfera, para os mesmos fatores, de determinada região só que em um período longo de tempo, geralmente de 30 a 35 anos (é necessário um período longo de estudos sobre determinada região para determinar qual o clima). Por esse motivo, o estudo do clima é bastante complexo, envolvendo diversos fatores e, até mesmo, a influência humana.

Assim a Climatologia tenta entender o funcionamento do clima, tal qual a Meteorologia o faz com os fenômenos da atmosfera (estado físico, químico e dinâmico da atmosfera). Mas o climatólogo também se ocupa do estudo do tempo, dependendo da área específica. Veja a seguir:
- Climatologia sinótica: nesta área específica, o objetivo é estudar o tempo e o clima de determinada área com relação ao padrão circulatório predominante da atmosfera;
- Climatologia regional: tem como objetivo estudar apenas o clima em determinadas regiões;
- Climatologia física: tem como objetivo investigar o comportamento dos processos atmosféricos através de princípios físicos que englobam o regime de balanço hídrico da terra e da atmosfera e a energia global;
- Climatologia dinâmica: estuda o clima e o tempo com destaque para os movimentos atmosféricos;
- Climatologia histórica: é o estudo do clima através do tempo (aqui, no sentido histórico). Sua evolução, variações, padrões e interações;
- Climatologia aplicada: é a utilização dos conhecimentos climatológicos para a solução de problemas diários, ou práticos, da sociedade.

Fontes: http://br.geocities.com/uel_climatologia