17 de dezembro de 2009 15:50 

Meteorologia

A meteorologia ou ciência atmosférica investiga os fenômenos da atmosfera terrestre e de outros planetas, com foco nos processos físicos que envolvem múltiplas escalas e na previsão do tempo.

A origem da palavra meteorologia é meteoro que significa aquilo que está elevado ou contido na atmosfera.

A pesquisa científica da atmosfera e as aplicações que dela decorrem definem o universo e a abrangência da meteorologia. Um dos principais objetivos operacionais da meteorologia é a previsão do tempo, entendida aqui como a previsão dos fenômenos atmosféricos que ocorrerão em um período futuro de até 15 dias. Além da previsão do tempo há a determinação da tendência das flutuações climáticas, em geral referida simplesmente como tendência climática. Nesse caso, a tendência procura estabelecer as condições das flutuações climáticas do próximo ano ou da próxima estação, se a temperatura, umidade do solo, precipitação etc estará acima, abaixo ou próxima do valor esperado. Assim, a
previsão do tempo é definida para diferentes escalas temporais e espaciais. Muitos dos sistemas atmosféricos apresentam uma combinação complexa de fenômenos de escalas diferentes.

Os prognósticos ou previsões dos fenômenos do tempo local, principalmente daqueles fenômenos associados ao tempo severo, como tempestades, ventanias, rajadas, pancada de chuva, granizo, etc são muito importantes para uma vasta gama de atividades humanas e para o entendimento das transformações rápidas do ambiente. Por exemplo, nas grandes cidades os fenômenos meteorológicos mais críticos acabam por definir as condições de salubridade e a qualidade ambiental a qual está sujeita a população. Entre esses fenômenos listam-se as inundações, as estiagens e a disponibilidade de água potável, as condições críticas de temperaturas extremas (ondas de calor ou canicules), em geral associadas a baixos valores de humidade relativa do ar, os eventos críticos de poluição do ar, associados à concentrações de poluentes atmosféricos acima de valores aceitáveis à saúde humana, animal e vegetal, etc. A população mundial das cidades tem hoje uma percepção crescente quanto a sua vulnerabilidade aos riscos ambientais.

A atmosfera é um dos componentes do chamado Sistema Ambiental do Planeta, do qual também participam o Oceano, a Superfície planetária em geral (solos, rochas etc) e o conjunto dos seres vivos, para definir uma sistema caracterizado por uma complexa rede de inter-relações e feedbacks (processos de retro-alimentação positiva e negativa). A Meteorologia estuda a atmosfera em sua inter-relação com as outras esferas do planeta: a biosfera, litosfera, criosfera e hidrosfera.

A camada atmosférica em que a maioria dos seres vivos da terra e do ar vivem é chamada também homeosfera, porque nela a convecção térmica e a turbulência, encontrada na troposfera homogeneizam as frações em volume dos gases atmosféricos, principalmente nitrogênio (também denominado azoto) e oxigênio.

A atmosfera terrestre é distinta de outras no sistema solar, por uma lado, pela presença de quantidades significativas de vapor de água e de oxigênio e por outro, pela ausência de equilíbrio químico entre os compostos químicos na atmosfera. muito em função das reações bioquímicas. Como exemplo, o oxigênio da atmosfera terrestre não está em equilíbrio químico com os outros materiais da superfície terrestre como ocorre em Marte. Isso se deve a presença de vida vegetal na Terra. De forma diferente em Marte praticamente todo o oxigênio disponível na atmosfera foi utilizado na oxidação dos compostos da superfície ariana, daí a cor avermelhada de sua superfície e também o que é espantoso, a ausência de formas de vida macroscópicas ou que sejam facilmente identificáveis por sensoriamento remoto.

　

Como se forma um meteorologista?

No Brasil, meteorologistas são bacharéis em meteorologia que se formam em cursos de período integral com duração mínima de 3000 horas (aproximadamente 4 anos). Uma vez formado estão plenamente capacitados ao trabalho operacional e também à realização de atividades de pesquisa científica.

As empresas privadas e as atividades de pesquisa em meteorologia encontram-se em expansão no mundo. À medida que o acesso à educação aumenta e atinge um número maior de pessoas no mundo, aumenta também a necessidade de pessoal técnico e científico capacitado para gerar subsídios e informações corretas aos gestores responsáveis pelo ambiente e sua proteção em suas múltiplas facetas. Por essa razão, a ciência atmosférica torna-se cada vez mais presente na consciência dos gestores ambientais, tanto nas cidades como no campo das paisagem natural e agropastoril. Infelizmente, hoje, as paisagens estão sob intensa pressão ocupacional, hídrica e das diferentes formas da poluição.

No Brasil, a profissão é reconhecida por lei federal e fiscalizada pelo sistema CONFEA/CREA. A esfera de atuação dos meteorologistas é constituída por: empresas privadas, empresas de capital misto e por instituições governamentais.

A meteorologia utiliza as ferramentas analíticas, dedutivas e operacionais da física, matemática e computação. Por isso, essas disciplinas são obrigatórias nos primeiros anos do curso de graduação em meteorologia, além das disciplinas introdutórias a própria ciência atmosférica.

Na Universidade, após um período inicial em que o estudante da graduação se debruça sobre matemática, física e ciência da computação em nível superior, ele passa a cursar as disciplinas específicas da meteorologia: (dinâmica da atmosfera, Meteorologia física, sistemas de medição atmosférica e instrumentos de observação meteorológica, meteorologia sinótica, micrometeorologia, hidrometeorologia, agrometeorologia, climatologia dinâmica e estatística, métodos numéricos aplicados a geociências, poluição do ar e química da atmosfera etc.

Esse conjunto de disciplinas e a formação básica em cálculo diferencial e integral, física clássica e ciência da computação (programação) dá ao graduado uma boa perspectiva da complexidade do ambiente atmosférico, colocando-o em contato tanto com as facilidades laboratoriais e computacionais como com o estado-da-arte da pesquisa em meteorologia.

A maioria dos programas computacionais (softwares) que são utilizados na previsão do tempo pertencem ao universo do software livre, como a plataforma Linux e seus principais aplicativos (computadores, processadores e interfaces gráficas e de texto).

　

História da ciência atmosférica

Antiguidade

3000 a.C.

O chinês Nei Tsing Sou Wen escreveu a primeira obra sobre a meteorologia que compreendeu igualmente as previsões.

400 a.C.

Na Índia, a estação chuvosa (período das monções) conduziu às primeiras medições das taxas de precipitação como também de suas previsões.

350 a.C.

O termo "meteorologia" vem de Aristóteles que o utilizou para descrever o que ele chamou de ciências da terra de forma geral e não apenas o domínio exclusivo dos estudos da atmosfera. Em particular, ele descreveu o ciclo hídrico (hidrológico) como:

«Agora o Sol, nascendo, como ele sempre faz, coloca em ação um processo de mudança, surgimento e declínio, cuja ação levanta a mais pura e doce água, a cada dia, dissolvendo-a em vapor e transportando-a para as alturas onde ela se condensa novamente pelo frio e retorna a seguir para a superfície da terra.»

(Transliteração a partir do francês: Maintenant le soleil, se déplaçant comme il le fait, met en branle un processus de changement, de devenir et de déclin qui par son action élève la plus fine et douce eau chaque jour, la dissout en vapeur et la transporte vers les hauteurs où elle se condense à nouveau par le froid et retourne ensuite à la terre).

300 a.C.

O filósofo Teofrasto publica "Os Sinais do Tempo" (Fr.:Les Signes du Temps), primeira obra de previsões meteorológicas na Europa.

　

Renascença

1607

Galileu Galilei construiu um termoscópio, o ancestral do termômetro, ainda que a paternidade desse invento seja contestada. Esse instrumento mudou o pensamento do tempo porque conseguia a medida de um elemento que era pensado como um elemento imutável de Aristóteles (fogo, água, ar e calor). Nós começamos a notar as variações do tempo, ainda de modo limitado porque faltava esperar a criação do padrão de temperatura por Daniel Gabriel Fahrenheit e Anders Celsius ao século XVIII para quantificar verdadeiramente as coisas.

1644

Evangelista Torricelli, um contemporâneo de Galileu, cria o primeiro vácuo artificial em 1644 e desenvolve no processo o primeiro barômetro. O tubo de Torricelli é um tubo de vidro com uma extremidade aberta e outra fechada.

O tubo é preenchido com mercúrio e virado de ponta-cabeça com a abertura mergulhada em um recipiente que também contem mercúrio. Para realizar as medidas, o tubo é mantido na posição vertical, de modo que parte do mercúrio no tubo escoa para o reservatório até que a pressão exercida pela coluna de mercúrio se equilibre com a pressão atmosférica sobre a superfície livre do reservatório. O movimento do mercúrio na coluna é apenas parcial pois ao deixar o volume superior do tubo cria um vácuo local. A altura da coluna de mercúrio será proporcional à pressão atmosférica. A pressão atmosférica impede o mercúrio de sair completamente do tubo resultando em equilíbrio hidrostático. O vácuo no interior do tubo não é total mas quase. A altura da coluna de mercúrio permite a leitura da pressão atmosférica em uma escala apropriada, i.e. milímetros de mercúrio. Torricelli descobriu com sua invenção que a pressão da atmosfera varia no tempo, i.e. que ela podia variar dia a dia. Hoje é muito conhecida a regra de previsão que diz que em condições de pressão do ar relativamente baixa ocorre mal tempo e vice-versa.

1648

Blaise Pascal descobriu que a pressão atmosférica diminuía com a altitude e por isso que havia um vácuo fora da atmosfera.

1667

Robert Hooke construiu o anemômetro para medir a velocidade do vento.

1686

Edmund Halley cartografa os ventos alíseos (intertropicais) e deduz que as mudanças do tempo atmosférico são causadas pelo aquecimento solar. Ele confirma assim as descobertas de Pascal sobre a pressão atmosférica.

1735

George Hadley é o primeiro a tomar em consideração a rotação da Terra para explicar os alíseos. Ainda que sua explicação fosse incorreta e previsse ventos com velocidade menor que a real, seu nome foi dado à circulação tropical conhecida hoje como células de Hadley, uma das grandes circulações que compõe a circulação geral da atmosfera.

Benjamin Franklin

1743-1784

Benjamin Franklin observou cotidianamente e notou que os sistemas meteorológicos vem de oeste na América do Norte. Ele publicou a primeira carta científica da Corrente do Golfo, provando que o raio é um fenômeno elétrico, também estudou os efeitos das erupções vulcânicas e o comportamento dos meteoros e especulou sobre os efeitos da desflorestamento ou desmatamento sobre o clima.

1780

Horace-Bénédict de Saussure construiu um higrômetro de fio de cabelo para medir a umidade relativa do ar. Mostrou que variação do comprimento do fio de cabelo é linearmente proporcional à variação da umidade relativa do ar.

　

Início dos tempos modernos

1802-1803

Luke Howard escreveu o trabalho intitulado "Sobre a modificação das nuvens" (Trad. ingl.: On the modification of clouds) no qual ele deu nomes às nuvens tal qual as conhecemos hoje, i.e. a partir do latim.

1806

Francis Beaufort introduziu sua escala descritiva dos ventos destinada aos marinheiros. A escala de Beaufort destaca os efeitos do vento sobre vagas (i.e. quando o estado do mar é das ondas que encrispam e se quebram para formar espuma) à intensidade do vento, medida em nós (1 nó equivale a aproximadamente meio metro por segundo).

1835

Foi em um artigo intitulado Sobre as equações do movimento relativo dos sistemas de corpos (em fr.:Sur les équations du mouvement relatif des systèmes de corps) que Gustave-Gaspard Coriolis descreveu matematicamente a força que leva seu nome. No seu artigo, a força de Coriolis apareceu como uma componente suplementar à força centrífuga, sentida por um corpo em movimento relativo a um referencial em rotação. Essa força é essencial para a descrição do movimento dos sistemas meteorológicos como Hadley havia pressentido um século antes.

1837

Samuel Morse inventou o telégrafo que permitiu a disseminação de informações, dentre elas as medidas meteorológicas.

1838

William Reid[2] publicou o artigo controverso "Lei das Tempestades" (Ingl.: Law of Storms) que descreveu o comportamento das depressões. Sua obra dividiu a comunidade científica durante dez anos.

1841

Elias Loomis[3] foi o primeiro a sugerir a presença de frentes para explicar o tempo mas não somente após a Primeira Gerra Mundial que a escola norueguesa de meteorologia desenvolveu o conceito.

1849

O Smithsonian Institution, sob a direção de Joseph Henry [4] começou a operação de uma rede de estações meteorológicas de observação nos Estados Unidos da América.

　

Era Contemporânea

1904

Logo no início do século XX, em 1904, Vilhelm Bjerknes inicia a discussão necessária para a realização da previsão numérica do tempo [5].

　

Depois da Primeira Guerra Mundial

1919

Os meteorologistas noruegueses, sob a direção de Vilhelm Bjerknes, desenvolveram o modelo norueguês de ciclones, uma idéia de que as bordas das massas de ar se encontram ao longo de zonas de descontinuidade que denominaram frentes: (frente quente, frente fria e oclusão). De acordo com essa teoria, existem três zonas frontais que separam quatro massas de ar:

Os símbolos das frentes meteorológicas: 1) Frente fria; 2) Frente quente; 3) Oclusão; 4) Estacionária.

* Polar

* Ártica, no Hemisfério Norte e Antártica no Hemisfério Sul

* Marítima e

* Tropical

Considerando a rotação da Terra (expressa pela força de Coriolis), a distribuição de massas e a força de pressão atmosférica associada ao peso da coluna de ar, o aquecimento diferencial da superfície e o movimento vertical associado às precipitações implicam na geração, intensificação e declínio dos sistemas meteorológicos de latitudes médias.

O grupo compreendia Carl-Gustaf Rossby, que foi o primeiro a explicar a circulação atmosférica de grande-escala em termos da mecânica dos fluidos, Tor Bergeron, que determinou o mecanismo de formação de gotas de chuva a partir de nuvens de topo frio, e Jacob Bjerknes.

Esta escola de pensamento expandiu-se mundialmente. Ainda hoje, as explicações meteorológicas simples que nos chegam pela mídia utilizam o vocabulário criado pela escola norueguesa.

1922

O desenvolvimento da meteorologia de certo ponto de vista esteve associada à mecânica dos fluidos até o final do século XIX. Em 1922, Lewis Fry Richardson publicou o importante livro chamado Weather prediction by numerical process (Previsão do tempo por métodos numéricos) no qual ele descrevia a integração numérica das equações das variáveis atmosféricas médias de forma a obter uma previsão do tempo 24 horas adiante. Mostrou como os termos de menor magnitude relativa das equações do movimento do ar podiam ser negligenciados em uma primeira aproximação. Por exemplo, o termo de difusão molecular podia ser desconsiderado desde que era realmente menor se comparado à força da gravidade e às forças inerciais. Além disso, a partir de sua análise ficou evidente para os meteorologistas, físicos e matemáticos da primeira metade do século XX que a
integração numérica das equações da atmosfera somente poderia ser efetuada com sucesso a partir do conhecimento e da definição precisa do estado inicial das variáveis da atmosfera (o que é conhecido hoje por 'inicialização' ou simplesmente a 'análise'). Devido ao fato de que o campo inicial utilizado por Richardson não ser exatamente o que chamaríamos de um campo suficientemente filtrado (ou alisado), isto é, dele ter utilizado um campo onde as diferentes variáveis não se apresentavam consistentes uma com a outra. Do ponto de vista físico, seus resultados pioneiros não foram muito encorajadores. Realmente, superestimaram a queda da pressão em uma localidade da Alemanha, mas, considerado em seu conjunto teórico, a metodologia apontou o caminho a ser seguido: primeiramente seria filtrar as variáveis do estado inicial de forma a remover perturbações de alta frequência que não estão associadas ao movimento do tempo atmosférico, esse último definido pelas chamadas ondas de Rossby, o que
somente foi entendido posteriormente por Rossby e Charney. Essas simplificações permitiram que o conjunto de (6) equações básicas pudesse ser integrado computacionalmente para obter a previsão do estado futuro da atmosfera de forma operacional no início da década de 1950 nos EUA.

Richardson (1922) também indicou a necessidade de organizar um algoritmo decompondo a integração em atividades numéricas simplificadas de forma a efetuar a integração do conjunto de equações, como já havia sido apontado por Bjerknes em 1904. Isso poderia ser feito através de centros de computação, e isto ocorreu no início do século XX, muito antes da existência de computadores eletrônicos. Somente ao final da Segunda Guerra Mundial o primeiro computador eletrônico chamado ENIAC pôde ser utilizado para finalidades não bélicas, isto é, para a previsão numérica de um modelo atmosférico simplificado chamado modelo auto-barotrópico (realmente baseado em equações filtradas) e que corresponde a uma representação bidimensional do escoamento atmosférico médio.

1950

O desenvolvimento dos computadores ao final da Segunda Guerra Mundial e durante os anos 1950 conduziu à formulação dos programas numéricos (com a formalização teórica de John Von Neumann e Alan Mathison Turing) gravados diretamente na memória operacional do computador, i.e. os chamados algoritmos, e à formulação da solução numérica das equações da atmosfera. Este foi o começo da previsão numérica do tempo operacional. O primeiro modelo meteorológico era uma versão bidimensional da atmosfera baseado na integração da equação da vorticidade, chamado modelo auto-barotrópico (bidimensional). Esse modelo correspondia a média vertical aplicada às equações do escoamento atmosférico, em uma forma na qual ondas de gravidade são filtradas do conjunto de ondas que compõe a solução do sistema de equações básicas da atmosfera. Esse filtro corresponde simplesmente em substituir a vorticidade atmosférica (que é igual ao operador rotacional do vetor velocidade do vento) e o vento atmosférico por seus valores dados pela aproximação geostrófica (isto é, pelo vorticidade geostrófica, associada à curvatura do campo de altura geopotencial ou pressão; e pelo vento geostrófico, associado ao gradiente do campo de altura geopotencial). Assim, obtiveram uma equação diferencial parcial para a altura geopotencial. O campo de geopotencial (que é a energia potencial utilizada para elevar uma parcela de ar desde a superficie até a altura z) pode ser prognosticada com 24 horas de avanço, primeiramente para o Hemisfério Norte e depois para o planeta todo, de modo operacional, já com a versão barotrópica equivalente do modelo. As versões sucessivas de desenvolvimento do modelo atmosférico conduziram à modelos cada vez mais realísticos, com multi-camadas e para um grande número de variáveis atmosféricas (pressão, temperatura, umidade, componentes da velocidade do vento, precipitação, etc). Hoje os modelos de previsão global são tridimensionais, integrados durante vários dias e aplicados sobre as chamadas equações primitivas da atmosfera.

O radar meteorológico foi desenvolvido durante a II Grande Guerra a partir de estudos dos ecos (potência da onda eletromagnética retro-espalhada) causados pelas gotas de precipitações.

* Nos Estados Unidos : desenvolvimento dos primeiros radares meteorológicos operacionais [7].

* No Canadá : J.S. Marshall e R.H. Douglas formam o « Stormy Weather Group» [8] na Universidade McGill de Montréal que trabalhou a relação entre a potência retro-espalhada ou reflectividade do radar e a variável (Z), associada à intensidade e a taxa de precipitação (R).

* Na Grã-Bretanha, avançavam as pesquisas sobre as características dos padrões de precipitação e sobre a possibilidades oferecidas pelos diferentes comprimentos de onda entre 1 e 10 centímetros.

1951

A Organização Meteorológica Mundial (OMM) foi fundada pela ONU em substituição a Organização Meteorológica Internacional.

Primeira imagem do satélite TIROS-1 da Terra a partir do espaço

1960

Em 1960, o TIROS-1 é o primeiro sucesso de lançamento de um satélite meteorológico. Esse feito marca o início da coleta de dados meteorológicos a partir do espaço com uma resolução espacial muito superior àquela então disponível pelas estações terrestres de radiossondagem atmosférica enviando assim informações das variáveis meteorológicas de locais com pouca densidade de estações, como oceanos, grandes florestas, desertos e pólos geográficos.

A teoria do caos é iniciada com os trabalhos pioneiros de Edward Lorenz no estudo da estabilidade de escoamentos atmosféricos convectivos, ao curso dos anos 1960, por métodos computacionais. A aplicação dos conceitos da teoria seriam utilizados mais tarde, a partir dos anos 1990, para tratar as soluções do sistema dinâmico da atmosfera por meio da análise estatística dos chamados ensambles (conjuntos) de resultados. Nesses ensambles, as soluções obtidas de diferentes modelos de previsão ou mesmo resultados de um mesmo modelo inicializado a partir de variações minúsculas dos parâmetros iniciais (estado inicial) do modelo, são analisados do ponto de vista das possíveis soluções do sistema dinâmico resultando em previsões mais confiáveis e precisas. Por exemplo, quando de 100 simulações obtidas a partir de estados iniciais ligeiramente diversos, 70 indicam que ocorrerá tempestades em determinada região, resulta que a probabilidade de ocorrência dessas tempestades é da ordem de 70%.

　

Início do serviço meteorológico

Nos EUA, em 1837, o estabelecimento da rede telegráfica permitiu o início de um serviço sistemático de coleta rápida da informação das condições do tempo meteorológico sobre uma vasta área. Esse serviço é o protótipo do serviço internacional realizado pelos acordos internacionais da Organização Meteorológica Mundial (WMO).

Mapas do tempo junto à superfície podiam então ser produzidos com esses dados meteorológicos representados por símbolos e números sobre cartas de distribuição da pressão atmosférica (reduzida ao nível médio da superfície do mar, NMSM). A análise da sequencia temporal dessas cartas de tempo permitia conhecer o deslocamento e alterações dos sistemas de tempo, como o movimento de frentes frias, com uma resolução temporal de algumas horas e espacial de mais de 100 km.

A previsão do tempo baseada em medidas meteorológicas requer um conjunto apreciável de observações, o que só foi possível a partir de 1849 quando o Instituto Smithsonian estabeleceu uma rede de observações sobre todo o território estadunidense coordenada por Joseph Henry. Observações similares foram implementadas na Europa e em outros países ao mesmo tempo.

Na Inglaterra, em 1854, o governo inglês designou Robert FitzRoy para seu novo escritório de Estatística Meteorológica com o propósito de coordenadar a coleta de medidas meteorológicas sobre os oceanos. Esse escritório instituiu o Serviço Meteorológico Inglês (United Kingdom Meteorological Office) em 1854, que foi o primeiro serviço meteorológico nacional no mundo. As primeiras previsões do tempo diárias feitas pelo escritório de FitzRoy foram publicadas no jornal The Times em 1860.

Nos anos que se seguiram, um sistema de alerta de mal tempo foi montado na forma de um cone hasteado nos principais portos quando ventania era prevista.

Nos 50 anos seguintes, muitos países estabeleceram serviços meteorológicos nacionais:

1. O Escritório Central Meteorológico da Finlândia (1881) foi formado como parte do Observatório Magnético da Universidade de Helsinki;

2. O Departamento Meteorológico da Índia (1889) estabeleceu que eventos de ciclones tropicais e de monsão eram seguidos por períodos de fome;

3. O Departamento de Agricultura dos EUA criou o Escritório do Tempo (United States Weather Bureau) em 1890;

4. O Escritório Australiano de Meteorologia (Australian Bureau of Meteorology) foi estabelecido em 1905 pelo Ato Meteorológico como forma de unificar os diferentes serviços meteorológicos estaduais.

　

O conhecimento da atmosfera

Muitos pesquisadores e cientistas contribuíram para o conhecimento atual da atmosfera terrestre. Entre eles destacam-se:

* Alexander Mikhailovich Obukhov

* Andrei Nikolaevich Kolmogorov

* Andrei Sergeevich Monin

* Carl Friedrich Gauss

* Carl-Gustaf Rossby

* David Brunt

* Edward Norton Lorenz

* E. J. Dutton

* Gurii Ivanovich Marchuk

* Isaac Newton

* James W. Deardorff

* Keith Browning

* Leonhard Euler

* Lewis Fry Richardson

* Ludwig Prandtl

* John von Newmann

* Joseph Valentin Boussinesq

* Jule Charney

* René Descartes

* Ted Fujita

* Tor Bergeron

* Vilhelm Bjerknes

* Vilho Väisälä

　

História da meteorologia em Portugal

* 1946 – Estabeleceu-se o Serviço Meteorológico Nacional de Portugal.

* 2006 – O Instituto de Meteorologia comemora 60 anos de existencia. Actualmente, ele faz previsões a 3 dias por meteorologistas e a 5 e 10 dias por máquinas, automaticamente. Além disso, faz ainda uma previsão do Indice UV e ainda um Risco de Incendio para todo o Território Nacional.

　

História da meteorologia no Brasil

* 1886 – O governo da então Província de São Paulo cria a Comissão Geográfica e Geológica. Nessa comissão, chefiada por Orville A. Derby, trabalharam L. F. Gonzaga de Campos, Teodoro Sampaio e Alberto Loefgren.

* 1888 – Foi criado por meio do Decreto Imperial nº 9916 de 04 de Abril de 1888, assinado pela Princesa Regente Isabel, a Repartição Central Meteorológica,
vinculada à Marinha Imperial Brasileira. Assumiu como diretor o Primeiro Tenente Adolpho Pinheiro.

* 1892 – Alberto Loefgren iniciou o Serviço Meteorológico, chefiado por F.C. J. Schneider, constituído de numerosas estações espalhadas no Estado de São Paulo. Em janeiro de 1898, Julius Hann faz referência ao Serviço Meteorológico de São Paulo na revista Meteorologische Zeitschrift.

* 1902 – F.C.J. Schneider foi substituído por José Belfort de Matos, que instalou em sua residência na Avenida Paulisa, alguns instrumentos meteorológicos e astronômicos, nascendo assim o chamado "Observatório da Avenida" cuja série de observações relevantes se seguiu entre 1903 e 1912.

* 1909 – O governo brasileiro cria no Ministério da Agricultura, Indústria e Comércio, pelo Decreto nº 7672 de 18 de novembro, e a Diretoria de Meteorologia e Astronomia. O astrônomo Henrique Morize é nomeado Diretor.

* 1910 – O "Observatório Oficial do Estado" é construído junto ao "Observatório da Avenida". Belfort de Matos continua suas observações meteorológicas até sua morte em 1926, publicando estudos sobre o clima da cidade de São Paulo.

* 1927 – Em julho de 1927 Alypio Leme de Oliveira passa a dirigir o Serviço Meteorológico de São Paulo e o Observatório, ampliando-o. Em dezembro de 1927, da reorganização do Serviço Meteorológico, foi criada a Diretoria do Serviço Meteorológico e Astronômico do Estado de São Paulo pela Lei Estadual nº 2261, subordinada a Secretaria de Agricultura, Indústria e Comércio.

* 1930 – A Diretoria do Serviço Meteorológico e Astronômico do Estado de São Paulo muda de nome para Instituto Astronômico e Geofísico e, de forma que não fosse para o domínio federal (durante a Revolução Constitucionalista de São Paulo) fica como um anexo à Escola Politécnica de São Paulo. Em 1931 passa para a antiga Comissão Geográfica e Geológica.

* 1932 – Início das obras do novo Observatório do Parque da Água Funda, inaugurado em 1941. Hoje o Observatório de São Paulo pertence a um dos institutos anexos a Universidade de São Paulo (USP), nomeado Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas (IAG)".

* 1933 – No dia 1º de janeiro de 1933, inicia-se o serviço regular da Estação Meteorológica do IAG no Parque da Água Funda em São Paulo (Capital). Desde aquela época, a estação disponibiliza a série temporal contínua de dados meteorológicos horários. Essa é uma série única de observações de superfície horárias (não automáticas), registrando de forma efetiva o efeito do crescimento da metrópole de São Paulo sobre o clima urbano. Na década de 1990 a série toda foi digitalizada e em 2007 uma estação automática faz medidas simultâneas enquanto observadores meteorológicos fazem as medidas não automáticas. A série completou 75 anos em 2007.

* 2007 – O programa de pós-graduação em Ciências Atmosféricas do IAG/USP recebe avaliação de excelência internacional da Coordenação de aperfeiçoamento de pessoal de nível superior (CAPES) do Ministério da Educação do Brasil.

　

Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais

O Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) tem papel relevante nas atividades de previsão do tempo e clima brasileiros. O INPE, através do Centro de Previsão do Tempo e Estudos Climáticos (CPTEC) executa operacionalmente um modelo numérico de previsão do tempo e clima global, assim como modelos numéricos regionais na área da América do Sul.

* 1961 – Governo brasileiro cria o Grupo de Organização da Comissão Nacional de Atividades Espaciais.

* 1968 – Início dos cursos de pós-graduação.

* 1969 – Início das atividades em sensoriamento remoto.

* 1971 – Cria-se o INPE – Instituto de Pesquisas Espaciais, vinculado ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq).

* 1972 / 73 – Implantação da estação de recepção de dados de satélite de sensoriamento remoto, em Cuiabá (MT).

* 1987 – Inauguração do Laboratório de Integração e Testes de satélites.

* 1988 – Assina-se acordo de cooperação técnica e científica entre Brasil e China visando o desenvolvimento de satélites de sensoriamento remoto (CBERS-1 e CBERS-2).

* 1993 – Lançament odo primeiro satélite ambiental totalmente projetado e construído no Brasil, o SCD-1.

* 1994 – Governo Federal cria o CPTEC (Centro de Previsão do Tempo e Estudos Climáticos) vinculado ao INPE, responsável pela previsão numérica do tempo e clima.

* 1999 – Lançamento do Satélite Sino-Brasileiro de Recursos Terrestres (CBERS-1) da base de Taiyuan, China.

* 2003 – Satélite brasileiro de apóio a coleta de dados meteorológicos SCD-1 completa dez anos em órbita. Satélite SCD-2 completa cinco anos em órbita. Lançamento do satélite de sensoriamento remoto de órbita polar baixa, CBERS-2, com resolução nominal de 20 m no visível e 160 m no infravermelho.

* 2007 – Brasil e China lançam com sucesso o satélite ambiental CBERS-2b.

* 2008 – O primeiro satélite ambiental brasileiro SCD-1 completa 15 anos em operação orbital contínua. A vida operacional do SCD-1 era prevista em 1 ano e meio, inicialmente.

　

Escolas de meteorologia no Brasil

Graduação (bacharelado) e pós-graduação (mestrado e doutorado)

* USP – Universidade de São Paulo – graduação, mestrado e doutorado

* INPE – Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais – mestrado e doutorado

* UFRJ – Universidade Federal do Rio de Janeiro – graduação e mestrado

* UFPEL – Universidade Federal de Pelotas – RS

* UFSM – Universidade Federal de Santa Maria – RS

* UFPA – Universidade Federal do Pará – Belém – PA

* UFAL – Universidade Federal de Alagoas

* UFCG – Universidade Federal de Campina Grande

* UEA – Universidade do Estado do Amazonas – Manaus – AM

　

Cursos técnicos em meteorologia (técnico profissionalizante)

* Escola de Especialistas de Aeronáutica – EEAr

* Escola Técnica de Brasília – ETB

* Universidade do Vale do Paraíba – UNIVAP

* Centro Federal de Educação Técnológica Celso Suckow da Fonseca – CEFET/RJ

* Centro Federal de Educação Técnológica de Santa Catarina – CEFET/SC

　

Áreas da ciência atmosférica

As principais linhas de pesquisa da Meteorologia são:

* Meteorologia física, que se divide didaticamente em Termodinâmica da atmosfera e Dinâmica de nuvens e microfísica de precipitação

* Climatologia (climatologia de grande-escala, climatologia física, climatologia urbana)

* Dinâmica atmosférica [9] (equações básicas, conservação da vorticidade potencial)

* Termodinânica atmosférica (estabilidade de parcelas de ar quente e frio) [1]

* Hidrometeorologia, o estudo da água existente n atmosfera, em seu estado sólido (granizo), líquido (chuva, gota de água) ou de vapor (ciclo de evaporação)

* Instrumentação e sistemas de medição atmosféricos, radares, redes de observação em diferentes escalas

* Agrometeorologia (interferência do clima e do tempo na agronomia)

* Bioclimatologia (interação entre a biosfera e a atmosfera, tais como efeitos do clima sobre a vegetação e a biodiversidade, ao longo de espaços de tempo relativamente grandes)

* Biometeorologia (interação entre os seres vivos e a atmosfera, tais como os efeitos da poluição do homem e efeitos do clima sobre a vegetação a e biodiversidade em espaços de tempo curtos)

* Paleoclimatologia (estudo dos climas no passado próximo e remoto)

* Micrometeorologia [10]

* Camada limite atmosférica (CLA)

* Turbulência atmosférica

* Química atmosférica (estudo dos poluentes da atmosfera)

* Interação superfície-atmosfera (trocas de fluxos de calor e vapor de água, evapotranspiração, controle biofísiológico da transpiração vegetal, ciclo do carbono, etc)

* Interação Ar-Mar

* Meteorologia aeronáutica e meteorologia náutica

* Meteorologia sinótica (previsão numérica do tempo)[11]

* Meteorologia de latitudes médias

* Meteorologia tropical

* Sensoriamento remoto (por satélites, radares, radiossondagem(ens), perfiladores, lasers, etc) da atmosfera e da superfície

* Radiação atmosférica (interação da radiação solar com a matéria do ar)

* Meteorologia urbana, que estuda a Ilha de calor urbana, a Camada Limite Urbana, o conforto ambiental dos cidadãos etc.[12]

　

Fenômenos atmosféricos

Os fenômenos meteorológicos são os objetos de estudo da ciência atmosférica. Esses fenômenos são mensurados pelos seus componentes principais (luz, água, eletricidade) ou por variáveis meteorológicas (temperatura, pressão, umidade do ar). Há também a classificação em escalas, que leva em consideração o tamanho e a duração do fenômeno. A primeira camada da troposfera é chamada Camada Limite Atmosférica (CLP), e é onde ocorrem a maioria desses eventos.

Entre os fenômenos conhecidos destacam-se:

* ciclone tropical (furacão, tufão)

* ciclone extratropical

* tornado

* hidrometeoros (chuva, formação de nuvens, granizo, neve, gota de água, orvalho, geada)

* frente-frias e frente-quentes

* linhas de instabilidade

* complexos convectivos de mesoescala

* veranicos e invernicos

* seca

* El Niño

* Ilha de calor urbana

* Zona de convergência intertropical (ZCIT)

* Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCAS)

* fotometeoros (halo, arco-íris, miragem, coroa lunar)

* eletrometeoros (raio, trovão)

　

Camadas atmosféricas

As camadas atmosféricas mais extensas são:

1. troposfera

2. estratosfera

3. mesosfera

4. ionosfera

5. exosfera

Cada camada apresenta características próprias, termodinâmicas e de escoamento atmosférico.

 

Assuntos relacionados

Temas atuais da ciência atmosférica são:

* O aquecimento global associado a emissão de gases do efeito estufa, principalmente associada à queima de combustíveis fósseis (petróleo, carvão mineral, turfa),

* A poluição atmosférica natural, como devida às erupções vulcânicas, às queimas naturais de paisagens naturais (por exemplo, do Cerrado brasileiro) e as de origem antrópica (provocada pela ação direta do Homem, para preparar o solo para a agricultura tradicional, produção de carvão vegetal para uso em siderúrgicas de aço, cucção em zonas rurais etc).

As variáveis atmosferas associadas às mudanças do tempo mais conhecidas são a temperatura, a pressão atmosférica, a umidade do ar (umidade especifica, relativa e a razão de mistura), a irradiância solar (direta, difusa e global), a irradiância terrestre (infravermelha térmica), a taxa de precipitação (chuva, neve, granizo, chuva congelante, etc).

A previsão do tempo (devido a natureza dinâmica do sistema de equações diferenciais da atmosfera pode se estender até no máximo 15 dias) e do clima (neste caso não se fala de previsão mas de tendência que pode se estender de meses até anos futuros) utiliza modelos numéricos do tempo e do clima, além de muitas outras metodologias.

Os dados de satélites, radares, perfiladores de vento etc, chamados dados não convencionais, trouxeram enorme benefício em termos da extensao e qualidade das previsoes de tempo e clima. Os benefícios econômicos, social, culturais e políticos para os países é formidável, por exemplo, implicaram em um aumento enorme da produtividade agrícola, em melhoria do conforto ambiental e térmico.

Uma rede mundial é a expressão concreta de que acordos internacionais duradouros são benéficos para toda a humanidade. Desses acordos dependem a coleta contínua das variáveis atmosféricas utilizada nos modelos numéricos de previsão do tempo nas diferentes escalas de aplicação e dos fenômenos.

As escalas atmosféricas são basicamente três: grande-escala (dias, dimensão da Terra), mesoescala (horas, dimensão de frente-frias e quentes, furacões, dispersão de poluentes regionais), microescala (turbulência atmosférica, camada limite planetária, zonas frontais, ilhas de calor urbana, fluxos de calor latente (equivalente à evapotranspiração sobre áreas vegetadas) e de calor sensível (transporte de calor por convecção turbulenta), troca de energia entre superfícies e atmosfera, jatos de baixos níveis, problemas de dispersão etc).

A Organização Mundial de Meteorologia é uma importante organização meteorológica organizando parte importante das redes de medição espalhadas fixas e moveis (aviões, navios, boias, etc) pelo mundo, incluindo os oceanos. Regionalmente, na AS, alguns projetos e programas internacionais como o CLIVAR elaboraram propostas de educação ambiental dedicada ao ensino em todos os níveis de educação.

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