Estrutura e dinâmica da atmosfera e da hidrosfera

Ordena as camadas da atmosfera a partir da superfície terrestre e indica em qual ocorre o estado do tempo e em qual se concentra a camada de ozono.

Refere os três gases maioritários do ar seco e a sua proporção aproximada, e indica dois gases-traço de grande importância climática.

Por que razão a atmosfera é imprescindível para a vida? Refere pelo menos três funções que desempenha.

Que diferença existe entre tempo meteorológico e clima? Apresenta um exemplo de dado meteorológico e outro de dado climático.

O que mede um pluviómetro e o que mede um anemómetro? Em que unidades se exprime cada medição?

O que é a humidade relativa do ar e o que acontece quando atinge os $100\ \%$? Como se designa a temperatura a que isso ocorre?

O que é a pressão atmosférica e como varia com a altitude? Por que razão é mais difícil respirar no cume de uma montanha com mais de quatro mil metros?

O gradiente térmico vertical médio da troposfera é de cerca de $6,5\ \text{°C}$ por cada $1\,000\ \text{m}$. Se no litoral, ao nível do mar, a temperatura for de $24\ \text{°C}$, estima a temperatura a $2\,500\ \text{m}$ de altitude e explica que processo físico a causa.

O que são as brisas marítimas e as brisas terrestres? Explica em que momento do dia sopra cada uma e porquê.

O esquema mostra a circulação atmosférica de um hemisfério com três células (1–3) e quatro posições de superfície assinaladas com «?». Atribui a cada posição a sua latitude (0°, 30°, 60°, 90°), identifica as três células e explica por que razão em torno dos 30° se localizam as cinturas anticiclónicas.

O efeito de Coriolis desvia os ventos para a direita no hemisfério norte. Explica a sua causa, relacionada com a rotação terrestre, e de que modo condiciona a direção dos ventos alísios e dos ventos de oeste.

Compara uma frente fria e uma frente quente: que massa de ar avança em cada uma, que nuvens se formam e que tipo de precipitação (intensa e breve versus suave e persistente) lhes está associada.

No hemisfério norte, as depressões barométricas giram no sentido contrário ao dos ponteiros do relógio e os anticiclones no sentido dos ponteiros do relógio. Explica a circulação de cada sistema e o tipo de estado do tempo que trazem à Península Ibérica.

A costa da Galiza é húmida e a de Marrocos, muito mais seca. Relaciona essas diferenças com a latitude, as correntes marítimas, os ventos dominantes e a orientação de cada costa.

As correntes superficiais do Atlântico Norte formam um giro no sentido horário. Explica que fatores o geram (ventos dominantes, efeito de Coriolis, disposição dos continentes) e que efeito tem a corrente do Golfo sobre o clima da Europa Ocidental.

O que é a circulação termohalina e o que a impulsiona (diferenças de temperatura e de salinidade)? Explica o papel das correntes profundas no clima global.

Imagina uma faixa costeira a 22° S na fachada ocidental de um continente. Uma empresa mineira projeta lançar em alto-mar efluentes térmicos que elevariam de forma permanente a temperatura superficial do mar em +4,5 °C ao longo de 300 km de costa.

1. a) Prevê fundamentadamente como afetará este aquecimento localizado a inversão térmica marinha de subsidência, a estabilidade da camada limite atmosférica e a pluviosidade do deserto litoral adjacente.
2. b) Um relatório ambiental afirma: «Como a água estará mais quente, aumentará a evaporação e choverá mais nos cumes montanhosos do interior, mas a costa imediata continuará a ser igualmente hiperárida porque a latitude subtropical determina por completo o clima». Contesta ou matiza com argumentos termodinâmicos esta afirmação comparando o mecanismo de uma corrente fria com o de uma corrente quente.

Na estação meteorológica de Darwin (norte da Austrália) regista-se durante vários meses uma anomalia barométrica de +3,5 hPa relativamente à média, enquanto no Taiti as pressões são invulgarmente baixas. Ao mesmo tempo, no litoral peruano as capturas pesqueiras de anchoveta colapsam e os sensores de satélite registam ventos alísios anomalamente fracos ou invertidos.

1. a) Interpreta estes registos no âmbito do fenómeno ENSO: deduz em que fase se encontra a célula de Walker e descreve a reorganização espacial dos seus ramos ascendente e descendente relativamente ao padrão neutro.
2. b) Justifica o aparente paradoxo de esta alteração atmosférica provocar simultaneamente chuvas e inundações torrenciais no litoral desértico do Peru e graves secas com incêndios nas florestas da Indonésia.
3. c) Prevê o que acontecerá à profundidade da termoclina equatorial e à inclinação do nível do mar entre as costas leste e oeste do Pacífico durante este evento.

O planalto do Tibete atua no verão como um gigantesco aquecedor atmosférico a mais de 4 000 m de altitude, impulsionando a monção asiática.

1. a) Prevê fundamentadamente como afetaria a monção estival da Índia uma primavera com nevadas excecionalmente tardias e abundantes sobre o Tibete, analisando o papel do albedo superficial e o calor latente de fusão da neve.
2. b) Nas últimas décadas, o aquecimento anómalo das águas superficiais do oceano Índico equatorial está a reduzir o gradiente térmico estival entre o continente asiático e o mar. Deduz a consequência desta tendência sobre a intensidade do vento monzónico à superfície e sobre a penetração das massas de ar húmido em direção ao interior continental.
3. c) Apesar da possível atenuação do vento médio deduzida na alínea anterior, os meteorologistas preveem um aumento na destrutividade das inundações monzónicas locais devido à relação de Clausius-Clapeyron (um ar mais quente retém aprox. 7 % mais de vapor por cada grau centígrado de aumento). Justifica a coerência termodinâmica desta aparente contradição.

Analisam-se os dados termopluviométricos de duas estações meteorológicas da Península Ibérica situadas praticamente à mesma latitude (aprox. 42,2° N):

• Estação 1: Temp. média de janeiro = 8,8 °C; Temp. média de julho = 19,5 °C; amplitude térmica anual = 10,7 °C. Precipitação anual = 1 250 mm.

• Estação 2: Temp. média de janeiro = 3,2 °C; Temp. média de julho = 22,4 °C; amplitude térmica anual = 19,2 °C. Precipitação anual = 410 mm.

1. a) Atribui fundamentadamente cada estação à costa atlântica galega ou à meseta norte castelhana, baseando a tua resposta no calor específico da água face ao da litosfera e na circulação geral de oeste.
2. b) Justifica por que razão a presença de relevos montanhosos intermédios acentua o contraste higrométrico e pluviométrico mediante o efeito Föhn.
3. c) Prevê como mudariam a amplitude térmica e as temperaturas de inverno da Estação 1 se a Terra rodasse em sentido oposto (de este para oeste), mantendo a mesma distribuição de terras e mares.

Bordéus (França, 44,8° N) e Halifax (Canadá, 44,6° N) partilham a mesma latitude em ambos os lados do Atlântico norte. Em janeiro, a temperatura média de Bordéus é de +6,8 °C (raramente neva), enquanto a de Halifax é de -5,5 °C (com banquisas e neve constante).

1. a) Um aluno afirma: «Essa diferença de mais de 12 °C deve-se única e exclusivamente ao facto de a corrente do Golfo aquecer a Europa e não chegar à América». Avalia criticamente esta afirmação: demonstra por que razão é incompleta, integrando na tua resposta a direção dos ventos de oeste e o caráter continental ou marítimo das massas de ar que incidem em cada costa.
2. b) Explica o papel complementar desempenhado pela corrente fria do Labrador no litoral norte-americano e prevê o que aconteceria às temperaturas invernais de Bordéus se um aporte massivo de água doce de degelo fizesse colapsar o ramo norte-atlântico da cinta transportadora oceânica.
3. c) Se a massa continental euro-asiática não existisse e o Atlântico se estendesse sem barreiras para este, como afetaria isso o clima invernal da fachada atlântica europeia? Justifica.

Durante um trimestre de inverno registam-se de forma persistente os seguintes valores anómalos de pressão atmosférica ao nível do mar:

• Reiquiavique (Islândia): anomalia de -18 hPa (pressão muito mais baixa do que o habitual, em torno de 985 hPa).

• Ponta Delgada (Açores): anomalia de +12 hPa (anticiclone muito reforçado, em torno de 1 036 hPa).

1. a) Diagnostica em que fase da Oscilação do Atlântico Norte (NAO) se encontra o sistema e descreve como se encontra posicionado e organizado o jato polar (jet stream) sobre o Atlântico.
2. b) Prevê de forma justificada as consequências desta configuração sobre:

1) A precipitação e a recarga de aquíferos no quadrante sudoeste da Península Ibérica.

2) O regime de tempestades, a precipitação e a produção de energia eólica e hidroelétrica nas ilhas britânicas e no oeste da Escandinávia.

1. c) Um porta-voz de regantes do sul peninsular atribui a seca desse inverno ao facto de «a corrente do El Niño ter bloqueado a passagem das nuvens em Portugal». Corrige os seus erros concetuais distinguindo a NAO e o ENSO quanto à bacia oceânica, mecanismos diretos de teleconexão e escalas espaciais.

Uma equipa de astrobiologia modela a atmosfera de dois exoplanetas telúricos idênticos à Terra em massa, raio, inclinação do eixo e composição do ar, mas com rotação diferente:

• Planeta A: Período de rotação de 120 horas (rotação extremamente lenta).

• Planeta B: Período de rotação de 6 horas (rotação extremamente rápida).

1. a) Para o Planeta A, prevê o número de células convectivas por hemisfério, a localização das faixas de altas e baixas pressões superficiais e o padrão de ventos predominantes.
2. b) Para o Planeta B, justifica por que razão o número de células convectivas meridionais por hemisfério deve ser significativamente superior às três da Terra (Hadley, Ferrel e Polar), baseando-te na força de Coriolis e na conservação do momento angular.
3. c) Na Terra, a célula de Ferrel é classificada como «termicamente indireta». Explica por que razão o seu movimento vertical contradiz a convecção térmica simples e deduz como consegue transferir calor para latitudes polares apesar disso.

Uma carta meteorológica de 500 hPa mostra, no final de setembro, uma bolsa de ar frio isolada (-25 °C) sobre o golfo de Cádis, separada da circulação geral de oeste (DANA). Paralelamente, na bacia do Mediterrâneo ocidental, a temperatura superficial do mar ronda os 26,0 °C.

1. a) Um meteorologista principiante emite um aviso vermelho por chuvas torrenciais generalizadas em toda a Península Ibérica, baseando-se exclusivamente na carta de altitude. Justifica por que razão a presença de uma DANA é condição necessária mas não suficiente para gerar um evento de precipitação extrema, especificando que fatores de superfície e de níveis baixos são imprescindíveis para que se ative a convecção severa.
2. b) Analisa o papel da orografia costeira levantina (cordilheiras béticas e ibéricas) quando se estabelece um marcado fluxo de ventos húmidos de leste em níveis baixos, relacionando-o com o disparo orográfico e a energia potencial convectiva disponível (CAPE).
3. c) A partir dos princípios da termodinâmica atmosférica, deduz como influencia um aquecimento anómalo persistente do mar Mediterrâneo (+2,0 °C a +3,0 °C acima da média histórica) a capacidade de absorção de humidade do ar, a taxa de evaporação e a virulência e capacidade destrutiva das descargas torrenciais resultantes.