Questão 7) Explique o balanço de energia da superfície da terra (incluindo a atmosfera);
Passo 1
O enunciado pede para explicar o balanço de energia na superfície da Terra, incluindo a atuação da atmosfera. O conteúdo envolve radiação (curta e longa onda), propriedades radiativas (albedo, emissividade), e os principais fluxos de calor na interface solo–atmosfera (fluxo sensível, fluxo latente e fluxo de calor no solo). Vamos usar conceitos de conservação de energia e leis de Stefan–Boltzmann e de Kirchhoff.
Passo 2
Definimos primeiro a radiação solar incidente
(constante solar ajustada por ângulo de incidência). Parte dela é refletida de volta para o espaço pela superfície e nuvens; essa fração refletida é dada pelo albedo
. O fluxo líquido de radiação solar absorvido pela superfície é
Passo 3
Nem toda radiação solar chega ao solo: a atmosfera absorve e espalha parte de
. Chamamos de
a parcela absorvida pela atmosfera. Assim, a superfície recebe
O restante absorvido pela atmosfera aquece e depois é reemitido em onda longa.
Passo 4
A Terra e a atmosfera emitem radiação de onda longa. A superfície emite
enquanto a atmosfera emite para baixo uma fração
(efeito estufa). O balanço radiativo líquido na superfície é portanto
Passo 5
Além da troca radiativa, a superfície troca energia por convecção (fluxo sensível
) e evaporação (fluxo latente
), e também por condução no solo
. No estado estacionário (médio temporal), a conservação de energia na superfície implica
Isso significa que toda energia líquida recebida deve ser transportada para a atmosfera ou para o interior da Terra.
Passo 6
Em equilíbrio de longo prazo, soma das trocas radiativas e turbilhonais se anula. O balanço global simplificado se escreve
Esse é o balanço de energia da superfície-terra–atmosfera, que determina a temperatura de equilíbrio da Terra.
Resposta
O balanço de energia na superfície da Terra equilibra a radiação de onda curta absorvida
e a radiação de onda longa recebida da atmosfera
com a emissão de onda longa da superfície
e os fluxos sensível
, latente
e de condução no solo
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