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A Atmosfera Terrestre. A constituição da atmosfera é algo “sui generis”: partículas sólidas, massas líquidas e elementos gasosos misturam-se na atmosfera, conferindo-lhe caracteristicas peculiares. Somente em circunstâncias especiais os gases combinam entre si, como ocorre nas reações fotoquímicas; de resto, comportam-se como simples misturas mecânicas. Os gases rarefeitos de altas atmosferas, sujeitos a altas temperaturas, caracterizam outro estado de matéria – o plasma, concentrando quantidades extraordinárias de energia – verdadeiro desafio para os físicos que se dedicam ao estudo desse assunto.

As características físicas das atmosferas são tão complexas que certamente o home em laboratório. Mes ar 20 acerca dos fenômen atú. Sv. içx to next*ge bastante sofisticada e telecomunicações Iá-la fielmente acervo científico a tecnologia s, computadores guem ainda equacionar, desejavelmente, os mecanismos de funcionamento da atmosfera. As condições de contorno a que se acha submetida à atmosfera são, por si só, um grande desafio.

As características diversificadas da crosta da terra – superfícies líquidas de temperatura variadas, blocos continentais com topografia e vegetação variadas etc. são situações físicas que variam no espaço e no tempo, impedindo uma formula matemática rigorosa. O contorno exterior, de limites, de fenômenos e de trocas de propriedades pouco conhecidas, torna ainda mais complexo o fechamento de um modelo físico-matemático.

Os próprios computadores não estão muito aquém das necessidades meteorológicas, obrigando os pesquisadores a simplificar as equações diferencias qu que regem o comportamento da atmosfera. A enorme variação das escalas espaciais e temporais dos fenômenos meteorológicos – desde segundos até milhares de anos de duração; desde centímetros até dezenas de uilômetros de escala espacial – complica ainda mais os estudos meteorológicos.

Outra grande dificuldade na modelagem na composição atmosférica refere-se à composição do ar atmosférico: a presença de todos estados da matéria, as mudanças de fase, as reações químicas e fotoquímicas, as trocas de propriedades, os diferentes regimes de escoamentos — do laminar ao turbulento, da brisa suave aos furacões e tornados – tudo isso deve ser considerado nos estudos diagnósticos e prognósticos da atmosfera. Composição Química da Atmosfera. Sendo sua massa 1. 000. 000 de vesses menor que a massa da arte sólida da terra.

Sua densidade, mesmo ao nível do mar, onde é mais elevada, é menor de que um milésimo da densidade das rochas. Certamente a composição da atmosfera tem variado desde a sua origem, embora isso não seja fácil de comprovar. O lançamento de gases na atmosfera pelos vulcões, ao longo do tempo geológlco, fornecem subsídios que sustentam sua variabilidade. Atualmente, a maior parte da massa atmosférica é constituída de um reduzido número de elementos, embora exista embora exista um grande número de constituintes ocupado relativamente um diminuto volume.

Existe, na atmosfera, um grupo de gases com oncentração aproximadamente constantes (até cerca de 90 km de altitude). São os chamados “gases permanentes” ou “não variáveis”. Os demais, que não apresentam concentração fixa, são denominados gases “variávels”. A tabela 1 mostra os mais importantes gases “não variáveis” e a tabela 2, os “variáveis”. Tabela 1 – Constituintes “não variáveis” do Ar Atmosférico (FLEAGLE e BUS PAGF tabela 2, os “variáveis” (FLEAGLE e BUSINGER, 1980) Constituintes Conteúdo ( % por volume ) Nitrogênio – N2 Oxigênio Argônio Neônio 10-3 Hélio 5,24 x 10-4 2xlO-4 1,14 x 10_4 x 10-4 – 02 — Ar Metano

Criptônio 78,084 20,948 0,934 1,818X — CH4 – Kr Hidrogênio – H2 Xenônio – Xe 0,087 x 10-4 Tabela 2 – Constituintes “variáveis” do Ar Atmosférico (FLEAGLE e BUSINGER, 1980) Conteúdo ( % por volume ) I Vapor d’água – H20 7 Dióxido de carbono – C02 ozônio – 03 0,01 Dióxido de enxofre – S02 0,0001 Dióxido de Nitrogênio – N02 0,033 0 a 0,0001 Dióxido de Nitrogênio o a 0,000002 | Estrutura Vertical da Atmosfera. – N02 A atmosfera terrestre possui uma estrutura vertical extremamente variável quanto a inúmeros aspectos: composição, temperatura, umidade, pressão, movimentos e etc.

Para fins cadêmicos, costuma-se dividir a atmosfera em várias camadas e cada camada tem características próprias, embora não seja homogênea. De todas elas a troposfera é a, mas relevante, por ser a camada onde a maioria dos fenômenos meteorológicos de interesse prátlco ocorre. Entretanto, é importante notar que as camadas interagem entre si, trocando propriedades, uma vez que não existem limites físicos que as separam. por isso, o que ocorre na superfície está relacionado com as camadas superiores.

Essa é a razão porque os estudos meteorológicos, tanto diagnósticos quanto prognósticos, devem ser conduzidos, levando em conta estrutura tridimensional da atmosfera, além do tempo, pois os processos são dinâmicos. A figura abaixo mostra, sinteticamente, as camadas atmosféricas até 110 km de altura, destacando-se a vanabllidade de alguns elementos, tais como a temperatura, a pressão, a densidade e outras que aparecem pra fins ilustrativos. As divisões e subdivisões apresentadas na figura abaixo não são as únicas existentes.

Outras fontes poderão, eventualmente, apresentar divisões e denominações diferentes; trata-se, portanto, de questão meramente acadêmica. Camadas da Atmosfera e superffcies que separam as camadas. Nomes das Camadas Altitudes em Km Nome das superffcies que separam as camadas Troposfera 0a 11 | Tropopausa I Estratosfera I 11 a32 Estratosfera 11a32 Mesosfera I 32 a80 1 Termosfera ou Ionosfera I Exosfera 400a 10001 Troposfera. Estratopausa Mesopausa I 80 a 400 | Ionopausa I A primeira camada, depois do nível do mar até a altitude de cerca de 12 km, é de grande importância para os meteorologistas.

Foi Teisserenc de Bort, que lançou os primeiros baldes portadores de instrumentos registradores à altura de 10 km. Os registros demonstraram que a temperatura variava com a altitude. Bort eu a esta camada o nome de “Troposfera” ou “região de mudanças”. A troposfera assinala, assim, a camada de variações atmosféricas. É a zona da atmosfera sujeita a variações segundo as estações do ano ou a latitude. É nessa camada que a ação recíproca exercida entre ar quente e frio tem por consequência o que chamamos de tempo.

No inverno, a troposfera é menos alta e no verão tende a subir. Tal fato obedece à lei da expansão dos gases e a influência do calor da radiação solar acumulada na superf(cie da terra. A troposfera mantém dentro dos seus limites os ventos, as tormentas e as nuvens. Nela, são registradas as vanações termométricas e barométricas. uma boa fração da radiação solar que penetra na atmosfera é absorvida pela superfície da terra, que, por seu turno, aquece a parte mais baixa da atmosfera.

Nessa primeira camada a temperatura do ar, perto do solo, é mais quente do que nas altitudes mais elevadas. Em condições normais, a temperatura vai diminuindo à medida que sobe em altitude. Um cálculo simples mostra que tal resfriamento é quase 1 oc para cada 100 metros de altitude. Esta constante, 10/ 100 m – gradiente térmica – é de importância primordial e todos os fenômenos meteorológicos. Este resfnamento é independente da pressão e da temper PAGF s OF fenômenos meteorológicos. Este resfriamento é independente da pressão e da temperatura do ar.

Medidas recentes feitas com balões sondas e foguetes mostram que até 17 km de altitude a temperatura vai caindo a -50 oc. A troposfera contem quase 80% dos gases da atmosfera: % de todo o peso da atmosfera estão concentrados nessa primeira e fina camada. Medidas detalhadas feitas recentemente por cientistas britânicos indicam que a composição do ar, excluindo- se o vapor d’agua, é notavelmente constante através dessa camada mais baixa. Isso é compreensivo quando se considera que porção inferior da atmosfera é constantemente revolvida por fortes movimentos de ar.

Verificaram que a referida camada de ar é quase inteiramente composta de nitrogên10 e oxigênio e pequenas quantidades de hidrogênio, hélio, argônio e dióxido de carbono. Na troposfera, o ar é azul durante o dia, devido à difusão da luz do sol. No topo da troposfera têm sido registrados ventos violentíssimos. A temperatura da troposfera cai rapidamente com a altitude, numa razão média de 6,5 cc por km. composjçao da roposfera s. p. , 1980) Gás mistura volumétrica I

Nitrogênio, N2 (no ar seco) Oxigênio, 02 Argônio, Ar ar seco) Vapor d’água, H20 4 xl 0-2 Dióxido de carbono, C02 XIO-4 Neôni0, Ne Razão de 0,781 0,209 (no ar seco) 9,34 xl 0-3 (no 1,82 XIO-5 5,24 x10-6 1,14X10-6 a 10 x10-7 Neônio, Ne Hélio, H e Metano, CH4 Criptônio, Kr Hidrogênio, H2 Óxido nitroso, N20 a 6 xl 0-7 Monóxido de carbono, CO 20 xl 0-8 Xenônio, Xe XIO-8 xl 0-8 XI 0-9 ozônjo, 03 Dióxido de nitrogênio, N02 Óxido nitrico, NO Dióxido de enxofre, S02 Hidrogênio sulfídrico, H2S Amônia, NH3 Formaldeído, CH20 Ácido nítrico, HN03 Metil clorídrico, CH3C1 Ácido hidroclorídrico, HCI

Freon-11, CFC13 XI o-ll 4 2 8,7 Até 5 Até 3 Até 2 2 a 20 Até 2 XIO-8 Até 1 xlO-8 Até I XIO-9 Até 3 x10-g Até XIO-9 Cerca de 8 PAGF 7 8 XIO-II Freon-12, CF2C12 Cerca de 8 xl 0-10 Carbono tetraclor(drico, CCI 4 Cerca de xl 0-10 Tropopausa. Entre a Troposfera e a Estratosfera há uma camada de separação, intermediária, chamada Tropopausa assim designada pelo sábio investigador inglês, Napier Shaw. A sua função parece ser a de zona de inversão térmica.

Sua principal caracter[stica é a isotermia. A Tropopausa, base da Estratosfera, não tem uma determinada altitude em todas as partes do globo. A sua altitude aria com a latitude e as estações do ano. Quanto maior é o aquecimento do Sol, em geral, no verão e nas baixas latitudes, tanto maior é à força da coluna ascendente, portanto, maior é a espessura da tropopausa. Essa espessura pode ir de 600 metros a alguns quilômetros.

Em termo médio, encontra-se a 9 km nas regiões polares, baixando, provavelmente, a 7 km no polo norte e a 4 na região do polo sul, elevando-se a 11 km nas latitudes médias para chegar a 17 km sobre o Equador. A tropopausa pode ser representada, idealmente, como a camada deprimida nos polos e dilatada no Equador. A temperatura da tropopausa varia e -500 a 550C. Poluição da troposfera. A composição natural da atmosfera tem sido alterada nos últimos anos, especialmente junto aos grandes centros urbanos e as regiões industriais.

Tais alterações, além de representar um risco para o equilíbrio natural, trazem consigo uma grave ameaça à vida. A baixa atmosfera, onde vive homens, animais e vegetais, está sendo progressivamente contaminada – um tipo de envenenamento lento, cujas consequências o homem já conheceu em algumas regiões restritas, com resultados trágicos. A cada dia, novas fabricas, maior quantidade de veículos, crescente uso PAGF 8 OF om resultados trágicos. A cada dia, novas fabricas, maior quantidade de veiculos, crescente uso de aviões etc. oncorrem para envenenar o ar que respiramos. Estima-se que para cada qullômetro quadrado da maioria das grandes cidades, precipitadas em torno de 20 a 60 toneladas de poeira e fuligem, anualmente. Pode-se definir a poluição do ar como “a presença na atmosfera de um ou mais contaminantes, em quantidades e duração tais que sejam ou tendam a ser prejudiciais ao ser humano, as plantas, a vida animal ou as propriedades, ou que interfiram no conforto da vida ou no uso das propriedades. Os efeitos da oluição no ser vivo apresentam-se de duas formas distintas: uma, atua diretamente sobre ele e outra em que o elemento poluidor interage com o meio em qual se vive, transformando-o no aspecto estético, químico, físico ou biológico. Os males que as alterações ambientais causam ao homem, às vezes prejudicando- o de forma definitiva e irreparável, estão forçando uma tomada de consciência frente ao problema. Por tais razões, todas as nações desenvolvidas têm, atualmente, programas específicos para diagnosticar e tratar tal problema.

Durante muito tempo, os cientistas pensaram que os elementos ais importantes para a poluição do ar eram a fuligem, o pó e o pó en. À medida que progridem as investigações, prestou-se maior atenção ao monóxido de carbono, CO, e ao dióxido de enxofre, S02. Atualmente, volta-se também para os óxidos de nitrogênio e para os fotoxidantes. Mais de uma centena de poluentes já foram identificados em suspensão na atmosfera, porem o mais inquietante é que se estima que a maior parte dos poluentes atmosféricos urbanos não foi sequer identificada.

Por conseguinte, desconhecem-se também seus efeitos biológicos, sobretudo a longo prazo. O que poderá o obretudo a longo prazo. O que poderá ocorrer com os serem vivos que crescem em tais ambientes poluídos? Os poluentes identificados na atmosfera podem ser agrupados em dois conjuntos: 1) gases e vapores de compostos minerais ou orgânicos muito diversificados, tais como óxidos de nitrogênio, de enxofre etc. , ou hidrocarbonetos, ácidos, bases, fenóis etc. 2) partículas solidas ou líquidas, cujas dimensões são da ordem da ordem de 0,05 gm para os menores, que podem permanecer em suspenção próximo à superfície ou nas altas camadas da atmosfera, ou de 20 gm ou mais para aquelas que se epositando espontaneamente sobre o solo. Todas essas partículas podem encontrar condições favoráveis para transforma-se ou reagir entre si ou com os constituintes atmosféricos normais, dando lugar ao aparecimento de novas sustâncias químicas, eventualmente dotadas de propriedades prejudiciais à vida animal e vegetal.

Outra tentativa de classificação poderá distribuir os poluentes pelas seguintes classes: poluentes sulfurados (bióxido e trióxido de enxofre e hidrogênio sulfurado); compostos carbonatos (bióxido de carbono, monóxidos de carbonos, hidrocarbonetos e ldeidos); compostos nitrogenados (amoniacos, óxldos de nitrogênio e acido nítrico); poluentes minerais diversos (flúor e seus derivados, chumbo e seus derivados, óxidos de ferro silicatos); partículas sólidas e líquidas (pó, cinzas vulcânicas, fuligem e condensados de produtos não queimados, tais como a gasolina, o óleo tec. . Em função do tipo e da concentração dos contaminantes atmosféricos, a poluição pode ser distribuídas em duas classes: poluição aguda e poluição crônica. A aguda ocorre, em geral, em locais e épocas especificas, traduzlndo-se em uma situação in