Objetivos da Unidade Curricular

Introdução ao sistema climático e suas características: componentes, forçamentos, modelação, feedbacks. Elementos climáticos e classificação climática. Estudo do balanço radiativo global. Modelos de balanço de energia (EBMs) na formulação dos sistemas dinâmicos. Acoplamento EBM-criosfera e oscilações próprias. Balanços de massa, momento angular, água e energia. Técnicas de análise de séries climáticas multivariadas.

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Pré-requisitos

• Meteorologia (71723)

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Conteúdos

1 – Sistema climático: composição, forçamentos externos e internos, escalas, feedbacks.

2- Variabilidade, mudança e classificação climática.

3 – Balanço radiativo no topo da atmosfera e à superfície.

4- Dinâmica de modelos de balanço de energia (Energy Balance Models – Ebms) a zero e uma dimensões.

5- Teoria dos sistemas dinâmicos aplicados à dinâmica de
clima.

6 – Modelos de balanço de energia acoplados com a
biosfera e criosfera. Oscilações climáticas e idades do gelo. Ressonância
estocástica.

7 – Balanço de massa na atmosfera. Circulações médias
meridianas.

8 – Ciclo da água. Ramo aéreo e terrestre. Precipitação. Equação
fundamental da hidrologia. Evapotranspiração. Fluxos de humidade à superfície.
A seca.

9 – Ciclo do momento angular no geofluido (atmosfera e
oceano). Momentos de força e transportes de momento angular no oceano,
atmosfera e litosfera.

10 –Balanço de energia na atmosfera.

11- Tópicos de climatologia estatística.

 

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Descrição detalhada dos conteúdos programáticos

Componente Teórica

1 -  Sistema Climático: Generalidades sobre sua composição, escalas, processos, forçamentos externos (de natureza solar, cósmica, planetária, geofísica) e internos, tempos de residência, feedbacks. Ciclos de Milankovitch.

2 – Variabilidade climática e sua decomposição: intranual
e interanual. Climogramas. Classificação climática de Koppen. Biomas.
Variabilidade paleoclimática. Paradoxo do sol fraco, eventos snowball.

3 - Distribuição espacial e temporal da irradiância na banda
do visível e do infravermelho no topo da atmosfera e à superfície. Balanços
radiativos areolares e zonais. Campo do albedo na banda do visível.

4 - Modelos de Balanço radiativo (EBMs) a uma e duas
camadas. Modelo de balanço de energia de Budyko-Sellers a zero dimensões. Feedbacks da radiação: gelo-albedo e efeito de estufa. Estados estacionários e
estabilidade, período de relaxação, potencial de forçamento, bifurcações.
Histerese climática. Modelo EBM-latitude. Princípio da máxima taxa de produção
de entropia.

5 – Noções de sistemas dinâmicos aplicados à dinâmica de
clima: atractores, bacias de atração, caos determinista, intransitividade,
diagramas de bifurcação, forçamento estocástico.

6 – Modelos de
balanço de energia acoplados à biosfera, modelo Daisyworld. Modelo acoplado
EBM-criosfera. Oscilações climáticas e idades do gelo. Ressonância estocástica.

7 – Balanço de
massa na atmosfera. Circulações médias meridianas. Distribuição da pressão.

8-  Ciclo da água no sistema climático. Transporte
aéreo e terrestre (escoamento) da água. Precipitação. Evapotranspiração. Seca e
sua caracterização.

9 – Ciclo do
Momento angular no sistema climático. Torques e transportes de momento angular
na atmosfera, oceano e litosfera. Modelo de Held-Hou da circulação meridiana
atmosférica.

10 – Balanço de
energia na atmosfera. Energia potencial disponível, decomposição em
contribuição média zonal e das perturbações, conversões energéticas e ciclo da
energia.             

11- Tópicos de climatologia Estatística. Distribuições
Gama, Weibull, Binomial uni e multivariada, Gaussiana
uni e multi-multivariada. Regressão linear multivariada. Técnicas de análise
factorial baseada em decomposição em valores próprios: PCA, CCA, SSA, MSSA.

 

Componente Teórica-Prática

Resolução de problemas teórico-práticos sobre os tópicos
da disciplina. Integração numérica de modelos de balanço de energia. Aplicação
das técnicas de climatologia estatística a séries climáticas curtas e sua
interpretação.

 

 

 

 

 

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Bibliografia

Recomendada

J. P. Peixoto, A. H. Oort. 1992, Physics of Climate, American Institute of Physics, New York, 520 pp.

K. McGuffie, A. Henderson-Sellers, A Climate Modelling Primer, 3rd edition. Wiley 2005, 280 pp

Daniel Wilks, Statistical Methods in the Atmospheric Sciences, Volume 100, Second Edition (International Geophysics), 2005. Academic Press; 648 pp.

 

Outros elementos de estudo

M. Ghil, S. Childress, Topics in Geophysical Flyuid Dynamics: Atmospheric Dynamics, Dynamo Theory and Climate Dynamics. Springer-Verlag, 1987, 485 pp.

Ruddiman, W.F., 2008, Earth’s Climate Past and Futur, 2nd edition, Freeman, 388 pp.

 

 

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Métodos de Ensino

Ensino exposicional com utilização de quadro exibição de pdfs. Acompanhamento tutorial nas aulas teórico-práticas.

 

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Métodos de Avaliação

Exame final (100%)

 

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Língua de ensino

Português e inglês quando necessário