Camadas ou Variação vertical da atmosfera

A atmosfera terrestre é dividida verticalmente em camadas, no entanto, a principal camada para quem estuda meteorologia e para nós pilotos é a troposfera.
A maioria dos voos são realizados na troposfera, apesar de alguns voos de aeronaves a jato de alta performance se estenderem até a estratosfera. É também na troposfera que ocorrem quase todos os fenômenos meteorológicos, como: precipitação, vento, trovoadas, correntes verticais, etc. Por este motivo, neste curso faremos a análise detalhada apenas da troposfera, tropopausa e estratosfera.

– Troposfera: é a camada atmosférica mais próxima à superfície terrestre, onde a maioria dos fenômenos meteorológicos se manifestam. Cerca de 75% do ar da atmosfera se concentra nesta camada.
A seguir algumas das principais características da troposfera:
– estende-se até 8km nos polos e até 15km na região equatorial;
– camada onde a maioria dos fenômenos meteorológicos ocorre, devido a alta concentração de vapor d’água e de núcleos de condensação;
– presença de correntes verticais da massa de ar;
– a temperatura diminui com o aumento da altitude (cerca de 2ºC a cada 1000ft); e
– a pressão atmosférica diminui com o aumento da altitude (cerca de 1 in.Hg a cada 1000ft).

– Tropopausa: é o limite superior da troposfera, é uma fina camada que separa a troposfera da estratosfera. A altitude da tropopausa varia com a latitude e a estação do ano, nos polos estende-se até 20.000ft e na região equatorial pode chegar a 65.000ft.
A tropopausa é uma camada que interessa muito aos pilotos de aeronaves que voam em altas altitudes, como as aeronaves comerciais e as executivas de alta performance, uma vez que a tropopausa está associada a importantes fenômenos, como a Jet Stream e a CAT.
As características e os principais fenômenos que poderão ser encontrados na tropopausa e em altitudes ligeiramente abaixo, são:
– Jet stream (correntes de jato); – CAT (clear air turbulence/turbulência de céu claro);
– variação significativa de vento em altitudes próximas à tropopausa, ocasionando turbulência;
– isotermia, não há variação de temperatura com o aumento da altitude dentro da tropopausa;
– formação de nuvens tipo cirrus; e
– rastro de condensação.

– Estratosfera: é a camada logo acima da tropopausa, que chega a atingir mais de 50km de altitude. Na estratosfera a temperatura se mantém constante com o aumento da altitude (isotermia), no entanto, em altitudes mais elevadas dentro da estratosfera começa a ocorrer a inversão térmica, quando a temperatura passa a aumentar com o aumento da altitude.
O voo na estratosfera tende a ser calmo, uma vez que praticamente não ocorre variação vertical da massa se ar e a presença de vapor d’água é quase nula, impedindo a formação de nuvens e fenômenos meteorológicos significantes. Há casos em que nuvens do tipo Cumulonimbus (CB) chegam a atingir a estratosfera, mas é algo raro de ocorrer.

– Mesosfera: camada que se estende até cerca de 85km de altitude. Nesta camada há uma queda abrupta da temperatura, podendo chegar a -90°C.

– Termosfera: camada que se estender até cerca de 500km de altitude. Nesta camada há um rápido aumento da temperatura.

Composição e propriedades da atmosfera

Num volume de ar seco a mistura dos gases presentes na atmosfera é composta pelos gases constantes na tabela abaixo, cuja proporção se mantém constante até cerca de 60km de altura.

     Gas                                Volume (%)

Nitrogênio (N2)…………………….. 78%
Oxigênio (O2)……………………….. 21%
Argônio (Ar)………………….. ….. 0,93%
Dioxido de carbono (CO2)…   0,03%
Outros gases………………………  0,04%

 

O ar também contém uma quantidade variável de vapor d’água em sua composição, que pode varia de 0,01 a 4%, o que irá resultar na alteração da proporção dos outros gases. A propriedade que o ar tem de reter vapor d’água chama-se “capacidade“.

A quantidade máxima de vapor d’água que o ar é capaz de absorver depende diretamente da temperatura, quanto maior a temperatura do ar mais vapor d’água ele é capaz de absorver. O ar é considerado saturado quando a capacidade máxima de absorção de vapor d’água é atingida. O vapor d’água reduz a densidade do ar, pois o peso molecular da água é inferior ao do ar, logo, o ar úmido é mais leve que o ar seco.

Um termo que é de conhecimento geral é “umidade relativa do ar”, valor que pode variar de 0 a 100% e indica o grau de saturação de vapor d’água a certa temperatura. Portanto, cuidado para não confundir umidade relativa do ar com o máximo de vapor d’ água que o ar é capaz de absorver (cerca de 4%).

Analisaremos a seguir algumas propriedades da atmosfera terrestre.
– a atmosfera sofre variações verticais e horizontais de temperatura, pressão, densidade e umidade;
– o ar presente na atmosfera é elástico e compressível;
– o ar é um mau condutor de eletricidade e calor;
– o ar é insípido, inodoro e incolor; e
– a atmosfera proporciona condições para a vida humana apenas em baixas altitude.