Minicurso - Diagrama termodinamico - Uso e aplicações
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Diagrama termodinâmico Skew T Log P
Uso e aplicações
Márcio Henrique
Diogo Nunes
Julho de 2010
Diagrama termodinâmico Skew T Log P – Uso e aplicações Instituto de Ciências Atmosféricas (ICAT) ‐ Universidade Federal de Alagoas (UFAL)
2
Nota
Este minicurso voltado à análise rápida de diagramas termodinâmicos foi planejado para auxiliar nos estudos não só em Meteorologia Sinótica, mas também como suporte na interpretação de dados obtidos por radiossondas.
Nesta apostila utilizaremos alguns materiais encontrados na Internet como fundamentação teórica então se recomenda também a leitura destas referências, pois há bastante coisa interessante.
Por ser nosso primeiro material sobre o assunto, erros poderão surgir ao longo do texto. Então sugestões, dúvidas ou críticas construtivas serão bem-vindas.
Bons estudos!
Equipe responsável pelo mini-curso:
Márcio Henrique dos S. Silveira¹ ([email protected])
o Tutor do curso
Diogo Nunes da S. Ramos¹ ([email protected])
o Responsável pela elaboração desta apostila.
¹ Meteorologista, mestrando em Meteorologia pelo Instituto de Ciências Atmosféricas (ICAT) da Universidade Federal de Alagoas
Diagrama termodinâmico Skew T Log P – Uso e aplicações Instituto de Ciências Atmosféricas (ICAT) ‐ Universidade Federal de Alagoas (UFAL)
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Sumário
1. Introdução ........................................................................................................................... 4
2. Diagrama Termodinâmico .............................................................................................. 5
2.1. Skew T Log P ................................................................................................................. 5
2.1.1. Composição ................................................................................................................. 5
3. Análise de Radiossondagens ........................................................................................... 7
3.1. Níveis termodinâmicos ................................................................................................ 7
3.1.1. Nível de Condensação por Levantamento (NCL) ............................................... 7
3.1.2. Nível de Convecção Espontânea (NCE) ............................................................... 8
3.1.3. Nível de Convecção (NC) ......................................................................................... 8
3.1.4. Nível de Potencial Convectivo (CAPE) ................................................................. 9
3.2. Instabilidade Convectiva ........................................................................................... 10
3.3. Instabilidade Latente ................................................................................................. 11
3.4. Instabilidade Potencial .............................................................................................. 12
4. Referências utilizadas .................................................................................................... 13
Diagrama termodinâmico Skew T Log P – Uso e aplicações Instituto de Ciências Atmosféricas (ICAT) ‐ Universidade Federal de Alagoas (UFAL)
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1. Introdução
Na Meteorologia existem diversas sub-áreas, mas os alicerces do
curso concentram-se nas seguintes disciplinas: Meteorologia Sinótica,
Meteorologia Dinâmica, Termodinâmica da Atmosfera e Radiação Solar.
A Meteorologia Sinótica, por ser uma disciplina diretamente
responsável pela previsão do tempo, é caracterizada também pela
complexidade na análise dos diferentes processos e fenômenos
meteorológicos.
Estas dificuldades são causadas pela termodinâmica da atmosférica,
que por ser um processo caótico, não só pela sua imensidão volumétrica, mas
também pelos processos turbulentos, inibem análises mais precisas dos
meteorologistas.
Há diferentes métodos de análise sinótica, mas uma ferramenta
bastante utilizada, juntamente com os modelos atmosféricos, é o diagrama
termodinâmico Skew T Log P. Além de este diagrama conseguir representar
situações mais próximas da realidade encontrada na atmosfera, é o que
reúne o maior número de informações úteis para análise.
Então neste material veremos o que é um diagrama termodinâmico
SkewT LogP, sua estrutura, como é utilizado, análise de fenômenos
meteorológicos, enfim, as diferentes formas no uso e aplicação do diagrama.
Diagrama termodinâmico Skew T Log P – Uso e aplicações Instituto de Ciências Atmosféricas (ICAT) ‐ Universidade Federal de Alagoas (UFAL)
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2. Diagrama Termodinâmico
Um diagrama termodinâmico nada mais é que um perfil vertical da
atmosfera com informações sobre suas características, sendo utilizado para
ilustrar os processos que ocorrem na atmosfera através de dados
diretamente coletados (radiossondas) ou simulados (modelos).
2.1. Skew T Log P
O diagrama Skew T Log P é nomeado desta maneira por possuir um eixo
vertical com as isóbaras em escala logarítmica, e um eixo horizontal
inclinado (skew) das isotermas.
2.1.1. Composição
Neste diagrama são reunidos 5 diferentes isolinhas, que são:
1) Isóbaras: Os níveis de pressão são dados em unidade hPa
(equivalente a mbar) em ordem vertical logarítmica decrescente
(maiores valores à superfície). Usualmente são utilizados os níveis
padrão de pressão: 1000, 925, 850, 700, 600, 500, 400, 300, 250, 200,
150 e 100.
2) Isotermas: Linhas de mesma temperatura, dada em graus Celsius.
3) Gradiente da adiabática seca: Indica a taxa de variação vertical da
temperatura (Lapse Rate) de uma atmosfera idealizada sem nenhuma
umidade e sem trocar calor com o meio.
4) Gradiente da adiabática úmida: Indica o Lapse Rate de uma
atmosfera idealizada com umidade na saturação e sem trocar calor
com o meio.
5) Isopletas (Razão de mistura): Determina, em g/kg, a razão entre a
quantidade de vapor d’água que o ar possui, em relação a uma parcela
de ar seco.
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3. Análise de Radiossondagens
Uma sondagem atmosférica pode ser feita de diversas formas, onde as mais
comuns são por uso de balão cativo, e radiossondagens. Eles fornecem dados
meteorológicos básicos, como pressão atmosférica, temperatura do ar (bulbo
seco), temperatura de orvalho (bulbo úmido), com outras variáveis sendo
determinadas através de derivações.
Na utilização de um diagrama termodinâmico, são inseridos 2 linhas de
dados, temperatura do ar e temperatura de orvalho. A partir destas 2
curvaturas no perfil vertical, é possível extrair uma grande quantidade de
informações, algumas delas vistas a seguir.
3.1. Níveis termodinâmicos
3.1.1. Nível de Condensação por Levantamento (NCL)
Corresponde à altura da base das nuvens, no momento em que uma parcela
de ar se torna saturada quando é trazida adiabaticamente por movimento
ascendente.
Procedimento no diagrama (Figura 1): No nível de 1000 hpa, ascender pela
adiabática seca o perfil de T, e pela razão de mistura o perfil de Td, o ponto
em as linhas se interceptarem, indica o NCL em questão.
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4. Referências utilizadas
Mota, A. J. S. Sounding data and plots for dummies. Disponível em: http://mota.no.sapo.pt/air/sonda.pdf . Acesso em: 28/06/2010;
Silva, M. C. L. da. Apostila: Diagrama Termodinâmico (skew-t). 2009, Estágio PAE, Universidade de São Paulo. Disponível em http://www.dca.iag.usp.br/www/material/fgoncalv/aca324/apostila_diagrama.pdf . Acesso em: 06/07/2010;
Sket-T, Log-P diagram analysis procedures. 2001, Disponível em: http://www.met.tamu.edu/class/atmo251/Skew-T.pdf. Acesso em: 12/07/2010;
The use of the skew T log P diagram in analysis and forecasting. 1979, Air Weather Service, Scott Air Force Base, Illinois. Disponível em: http://www.iwakuni.usmc.mil/organizations/station/weather/PUBLICATIONS/AF_SkewT_manual.pdf. Acesso em: 19/07/2010.