Temperatura do ar Atmosférico
A expressão temperatura do ar à superfície é utilizada para traduzir a temperatura reinante em um ponto da atmosfera próximo à superfície da Terra. Pode ser medida com o uso de termômetros de mercúrio ou álcool. Ela é também a medida do calor sensível armazenado na atmosfera. Obtida e medida por termômetro, comumente seus valores são dados em graus Celsius (ºC) ou Fahrenheit (F). A primeira é graduada de 0 a 100, sendo que 0 indica a temperatura de fusão do gelo, e 100, a ebulição da água. A segunda parte está dividida em 212 partes, sendo que 32 a 0 ºC; e 212 equivalem a 100 ºC. A equivalência de um dado valor de temperatura entre as duas escalas é feita pela fórmula a seguir, onde se faz a conversão de Fahrenheit para Celsius, subtraindo-se 32 do valor de temperatura e dividindo-se o resultado por 1,8.
C = 5/9 (F-32) e F = 9/5 C + 32
Em termos temporais, trabalha-se com valores de temperatura do ar em tempo instantâneo, real, valores médios, máximos, mínimos ou ainda valores normais. As temperaturas máximas (T máx) e mínimas (T min) correspondem, respectivamente, ao maior e menor valor registrado no período considerado, ou seja, as temperaturas máximas e mínimas podem ser diárias, semanais, mensais, sazonais, anuais etc. A amplitude térmica expressa a diferença entre as temperaturas máxima e mínima. A temperatura do ar de um mesmo lugar está sujeita a dois tipos de variação, regulares e irregulares. As variações regulares podem ser diárias ou anuais, sendo que as diárias ocorrem como consequência da sucessão de dias e noites. A temperatura se eleva desde o nascer do Sol até as primeiras horas da tarde (entre 14 e 15 horas), diminuindo até o nascer do Sol do próximo dia. Essa variação diária se altera de acordo com a estação e o mês do ano, latitude, altitude, presença de nuvens em suas diferentes formas, vegetação e condições topográficas do lugar. As variações irregulares são causadas por ventos fortes, chuvas ou nevoeiros em especial. A temperatura de uma parcela de ar pode mudar quando o mesmo ganha ou perde calor, mas isto não é sempre necessário, pois pode haver também mudança de fase da água contida no ar ou mudança de volume da parcela de ar, associada ao ganho ou perda de calor. Por outro lado, gradientes de temperatura determinam o fluxo de calor de um lugar para outro por meio dos mecanismos de transferência de calor.
Existem três mecanismos conhecidos para transferência de calor: radiação, condução e convecção. A radiação é a única que pode ocorrer no espaço vazio, e esta é a principal forma pela qual o sistema Terra-Atmosfera recebe energia do Sol e libera energia para o espaço. A condução de calor ocorre dentro de uma substância ou entre substâncias que estão em contato físico direto. Na condução, o calor é transferido por colisões entre átomos e moléculas vizinhas. O calor flui do ponto das temperaturas mais altas para o ponto das temperaturas mais baixas. Cada substância tem uma capacidade diferente para conduzir o calor. Os metais, por exemplo, são excelentes condutores de calor, já o ar, é um péssimo condutor de calor. Consequentemente, a condução só é importante entre a superfície da Terra e o ar diretamente em contato com a superfície. Como meio de transferência de calor para a atmosfera, a condução é pouco significativa e pode ser desprezada na maioria dos fenômenos meteorológicos.
Já a convecção somente ocorre em líquidos e gases. Consiste na transferência de calor dentro de um fluído por meio de movimentos do próprio fluído. O calor ganho na camada mais baixa da atmosfera por meio de radiação ou condução é mais frequentemente transferido por convecção. A convecção ocorre como consequência de diferenças na densidade do ar. Quando o calor é conduzido da superfície relativamente quente para o ar sobrejacente, este ar torna-se mais quente que o ar vizinho. Ar quente é menos denso que o ar frio de modo que o ar frio e denso desce e força o ar mais quente e menos denso a subir. O ar mais frio é então aquecido pela superfície e o processo se repete. Desta forma, a circulação convectiva do ar transporta calor verticalmente da superfície da Terra para a atmosfera, sendo responsável, em termos globais, pela redistribuição de calor das regiões equatoriais para os polos. O calor é também transportado horizontalmente na atmosfera por meio do vento. O calor transportado pelos processos combinados de condução e convecção é conhecido como calor sensível.
Fatores de variação da temperatura do ar
A temperatura do ar normalmente apresenta variações temporais (diárias e anuais) e espaciais que são determinadas por alguns fatores. Os fatores relacionados à radiação incluem:
1 - a latitude, hora do dia e dia do ano, que determinam a altura do sol e a intensidade e duração da radiação solar incidente; 2 - cobertura de nuvens, pois ela afeta o fluxo tanto da radiação solar como da radiação terrestre e 3 - a natureza da superfície, pois esta determina o albedo e a percentagem da radiação solar absorvida usada para aquecimento por calor sensível e aquecimento por calor latente.
O ciclo anual de temperatura do ar reflete a variação da radiação solar incidente ao longo do ano. Por isso, na faixa entre os trópicos de Câncer e Capricórnio, as temperaturas médias variam pouco durante o ano, enquanto em latitudes médias e altas grandes contrastes de temperatura entre inverno e verão são observados. Da mesma forma o ciclo diurno da temperatura do ar reflete a variação da radiação ao longo do dia. Normalmente, a menor temperatura ocorre próximo ao nascer do sol, como resultado de uma noite de resfriamento radiativo da superfície da Terra e a temperatura mais alta, no começo ou meio da tarde, enquanto o pico de radiação ocorre ao meio dia.
O comportamento diário da temperatura do ar pode ser afetado pela variação da altura do sol, pela nebulosidade (nuvens bloqueiam a radiação solar) e pela distância da superfície em relação à grandes corpos d’água. A movimentação de massas de ar, também chamada de advecção, também é um fator
de variação da temperatura do ar. A movimentação de ar frio ocorre quando o vento sopra através das isotermas3 de uma área mais fria para outra mais quente, enquanto na de ar quente o vento sopra através das isotermas de uma região mais quente para uma mais fria.
A advecção de massas de ar pode compensar ou mesmo sobrepor-se à influência da radiação sobre a temperatura podendo, por exemplo, causar a queda da temperatura num início de tarde, apesar do céu claro. O aquecimento da superfície da Terra controla o aquecimento do ar sobrejacente. Portanto, para entender variações nas temperaturas do ar, deve-se examinar as propriedades das várias superfícies, que refletem e absorvem energia solar em quantidades diferentes. O maior contraste é observado entre terra e água. A Terra aquece mais rapidamente e a temperaturas mais altas que a água e resfria mais rapidamente e a temperaturas mais baixas que a água. Variações nas temperaturas do ar são, portanto, muito maiores sobre a terra que sobre a água.
Os efeitos de correntes oceânicas sobre as temperaturas de áreas adjacentes são variáveis. Correntes oceânicas quentes que se dirigem para os polos têm efeito moderador do frio. Um exemplo é a corrente do Atlântico Norte, uma extensão da corrente do Golfo (quente), que mantém as temperaturas mais altas no oeste da Europa do que seria esperado para aquelas latitudes. Esse efeito é sentido mesmo no interior do continente devido aos ventos dominantes de oeste.
A altitude também determina a variação diária da temperatura do ar. Como a densidade do ar também diminui com a altitude, o ar absorve e reflete uma porção menor de radiação solar incidente. Consequentemente, com o aumento da altitude a intensidade da insolação também cresce, resultando num rápido e intenso aquecimento durante o dia. À noite, o resfriamento é também mais rápido.
A posição geográfica também pode ter grande influência sobre a temperatura do ar em uma localidade específica. Uma localidade costeira na qual os ventos dominantes são dirigidos do mar para a terra e outra na qual os ventos são dirigidos da terra para o mar podem ter temperaturas consideravelmente diferentes. No primeiro caso, o lugar sofrerá a influência moderadora do oceano de forma mais completa, enquanto no segundo terá um regime de temperatura mais continental, com maior contraste entre as temperaturas de inverno e verão. Outro aspecto a ser considerado é a ação da orografia. Localidades não tão distantes do mar e a sotavento do mar podem ser privadas da influência marítima pela existência de uma barreira orográfica.
Medição da temperatura
O instrumento usual para monitorar variações na temperatura do ar é o termômetro. Talvez o mais comum seja o termômetro composto de um tubo graduado com líquido (normalmente, mercúrio ou álcool). Quando o ar se aquece, o líquido se expande e sobe no tubo; quando o ar se esfria, o líquido se contrai e desce. Termômetros com líquido são também usados para medir a máxima e a mínima temperatura que ocorrem num certo período (geralmente 1 dia). O termômetro de máxima, que contém usualmente mercúrio, tem um afinamento no tubo, logo acima do bulbo. Quando a temperatura sobe, o mercúrio se expande e é forçado através do afinamento. Quando a temperatura cai o filete de fluído não retorna através do afinamento, sendo ali interrompido. Fica, assim, registrada a temperatura máxima. Para recompor o instrumento é necessário sacudi-lo para que o fluído volte para o bulbo. No termômetro de mínima há um pequeno índice de metal junto ao topo da coluna de fluído (normalmente álcool). Quando a temperatura do ar cai, a coluna de fluído diminui e o índice é puxado em direção ao bulbo; quando a temperatura sobe novamente, o fluído sobe, mas o índice permanece no nível da mínima temperatura atingida. Para recompor o instrumento é necessário inclinar o termômetro, com o bulbo para cima. Como o índice é livre para mover-se, ele cairá para junto do bulbo se o termômetro não for montado horizontalmente.
Representação gráfica da temperatura do ar
As cartas de isotermas indicam a distribuição geográfica das temperaturas na região considerada. Elas apresentam as temperaturas médias mensais e anuais, obtidas com base nas temperaturas médias diárias registradas nos termômetros de máxima e de mínima temperaturas do ar nas estações meteorológicas. Ou seja, Isotermas são linhas traçadas sobre um mapa, que unem pontos com mesmo
valor de temperatura do ar.
