Meteorologia e Climatologia - UALG Sistema climático Componentes do sistema climático A água no sistema climático Leis fundamentais do sistema climático

Meteorologia e Climatologia - UALG

Sistema climático

• Componentes do sistema climático

• A água no sistema climático

• Leis fundamentais do sistema climático

• A energia no sistema climático

José Pinto PeixotoO sistema climático e as bases físicas do clima

http://www.associacaoprofessorjpintopeixoto.org/




Sistema climático é constituído por 5 subsistemas:

atmosfera

hidrosfera

Criosfera

Litosfera

biosfera

Todos estes subsistemas interactuam entre si, visto serem sistemas abertos (há transferência de massa), não isolados (há transferência de energia). O sistema climático do ponto de vista termodinâmico é portanto um sistema composto, não isolado.


Sistemas abertos :• Os valores instantâneos das suas propriedades podem variar, podendo no

entanto manter-se constantes ao longo de longos intervalos de tempo.• A uma variação das condições do ambiente, através das paredes do sistema,

este reage adaptando-se às novas condições fronteira.• Podem ter uma multiplicidade de estados estacionários, assim como uma

infinidade de níveis de equilíbrio.

Tipos de sistema aberto especiais:• Sistemas evanescentes – caracterizam-se por um decaímento sucessivo das suas

propriedades (ex. rio num período estival)• Sistemas ciclicos – apresentam variações periódicas (ex. radiação solar)• Sistemas aleatórios – não têm organização visível e apresentam comportamento

estocástico, isto é, em que a sua ocorrência é imprevisível no tempo (ex. movimento turbulento na camada limite da atmosfera).


Relação entre entradas e saídas num sistema

Retracção ou auto-realimentação (feedback)

negativa positiva

Tendência para o equilíbrio estável Tendência para situação instável


Natureza das propriedades que caracterizam o sistema climático:

Termodinâmica Mecânica

• Temperatura da atmosfera, dos oceanos, dos continentes

• Composição da atmosfera, salinidade dos oceanos, pressão, densidade, etc.

• Transições de fase da água, humidade, núvens, ect.

• Velocidade do vento• Velocidade das

correntes oceânicas, etc.

Processos físicos: evaporação e transpiração, transferência de calor e de quantidade de movimento


A água no sistema climático

Oceanos – contêm 97.3% da água no sistema climáticoCriosfera (glaciares e calotes polares) – contêm 2.15%Lagos, rios, mares interiores e atmosfera – contêm 0.65%

Os recursos em água participam no sistema de circulação do sistema climático com escalas espaço-temporais muito diferentes. Estas diferenças residem na velocidade com que se verifica o transporte da água e na rapidez com que ocorrem as transições de fase.

água ar


Tempo de trânsito da água no ciclo (=> tempo de residência):

• Dias na atmosfera• Milénios nas águas

profundas do oceano• Semanas até milénios nos

continentes dependendo do meio (rio, gelos polares…)

• Décadas a milénios em aquiferos subterrâneos confinados


Admitindo que a precipitação média do globo é cerca de 100 cm por ano a quantidade de vapor de água armazenada na atmosfera seria apenas suficiente para assegurar a precipitação durante 10 dias aproximadamente.


Formas de energia no sistema climático

• Energia radiante

• Energia térmica

• Energia potencial

• Energia cinética

• Energia química

• Energia eléctrica e magnética


Comportamento do sistema climático é regido pelas seguintes leis fundamentais da física:

• Lei da gravidade (lei de Newton)

• Primeira e segunda lei da termodinâmica

• Lei fundamental da dinâmica (exprime a variação da quantidade de movimento em termos das forças que as produzem. A sua aplicação aos fluidos são as equações de Euler)

• Lei da conservação da massa


1ª lei da termodinâmica

A energia global do sistema não pode ser gerada nem destruída, mantém-se invariante

2ª lei da termodinâmica

A entropia aumenta em todos os processos naturais e a utilizabilidade, a ordem e a organização das formas de energia diminui.


• Todo o sistema entregue a si mesmo evolui num sentido de maior desordem e de entropia mais elevada.

• A entropia é um índice da medida em que a energia disponível num dado subsistema se transforma numa energia menos disponível devido à evolução do estado do susbsistema.

• Em processos naturais a entropia aumenta sempre mas não opera regularmente como um relógio, ou seja não aumenta a ritmo constante.

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