Climatologia e Alterações Climáticas

Código:

M.EA012

Sigla:

CAC

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Ciências Naturais-Ciências do Ambiente

Ocorrência: 2021/2022 - 2S

Ativa?	Sim
Página Web:	https://moodle.up.pt/course/view.php?id=4875
Unidade Responsável:	Departamento de Engenharia Química e Biológica
Curso/CE Responsável:	Mestrado em Engenharia do Ambiente

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
M.EA	23	Plano de estudos oficial	1	-	3	26	81

Língua de trabalho

Português

Objetivos

Esta unidade curricular pretende descrever o sistema climático analisando as interações entre as suas partes constituintes e os resultantes fenómenos meteorológicos e climáticos com relevância ambiental.

Resultados de aprendizagem e competências

Após aprovação nesta unidade curricular, o estudante deverá ser capaz de:

- descrever a constituição do sistema climático terrestre;

- compreender as interações entre as diferentes componentes do sistema climático;

- compreender os fatores de modulação climática;

- compreender os princípios físicos básicos dos fenómenos meteorológicos mais comuns;

- compreender os métodos e tecnologias mais comuns para medição das variáveis meteorológicas;

- descrever os padrões de circulação atmosférica e oceânica globais e a sua relação com as grandes zonas climáticas;

- compreender o papel importante da radiação solar e da radiação infravermelha terrestre no balanço radiativo terrestre;

- compreender o efeito estufa, as suas causas naturais e antropogénicas e consequências para o aquecimento global;

- compreender a diferença entre variabilidade e alteração climática;

- formular modelos simples do clima global terrestre e calcular as temperaturas médias efetivas da superfície e atmosfera terrestres para diferentes valores dos parâmetros desses modelos;

- descrever e analisar ciclos de retroação climática;

- compreender o registo paleoclimático da Terra e as suas possíveis causas;

- analisar as consequências do aquecimento global e descrever as medidas de prevenção e mitigação necessárias.

Modo de trabalho

Presencial

Pré-requisitos (conhecimentos prévios) e co-requisitos (conhecimentos simultâneos)

Matemática: noções básicas de álgebra, trigonometria, cálculo diferencial e integral.

Física: noções básicas de cálculo vetorial, cinemática, dinâmica, hidrostática e termodinâmica.

Programa

1. Introdução

• Tempo meteorológico. Modelo de estação meteorológica.


• Clima. Descrição do clima. Classificação de Köppen-Geiger.


• Escalas de climatologia.

2. Sistema climático

• Constituição.


• Descrição breve das componentes do sistema climático

• atmosfera (composição química da atmosfera, estrutura térmica da atmosfera, pressão e densidade atmosféricas);


• hidrosfera;


• criosfera;


• litosfera;




• Interações internas.


• Escalas temporais.

3. Termodinâmica da atmosfera

• Aplicação das leis dos gases: ar seco e ar húmido; temperatura virtual.


• Equilíbrio hidrostático e equação hipsométrica. Altitude e separação de superfícies isobáricas.


• Processos adiabáticos

• taxa de lapso adiabática;


• temperatura potencial;


• diagramas termodinâmicos.




• Descrição da humidade




• razão de mistura de vapor;


• humidade específica;


• pressão de vapor e pressão de vapor de saturação;


• razão de mistura de vapor de saturação;


• humidade relativa;


• ponto de orvalho e ponto de geada;


• nível de condensação por levantamento;


• temperatura de bulbo húmido.




• Processos adiabáticos saturados e pseudo-adiabáticos.


• Taxa de lapso adiabática saturada.


• Estabilidade estática: ar insaturado; ar saturado.


• Estabilidade condicional e convectiva.

4. Noções de meteorologia

• Orvalho e geada.


• Nuvens, nebulosidade e nevoeiros.


• Precipitação.


• Massas de ar e frentes.


• Ventos e forças que os originam


• Centros de altas e baixas pressões

5. Dinâmica do sistema climático

• Radiação solar


• Radiação térmica


• Estações do ano


• Balanço radiativo global da Terra e efeito estufa


• Transporte de energia no sistema climático


• Circulação atmosférica global


• Circulação oceânica global


• Ciclo hidrológico


• Ciclo do carbono.


• O oxigénio no sistema climático

6. Modelos climáticos simples

• Modelo climático de ordem zero.


• Modelos climáticos de efeito estufa.


• Hipótese Gaia.


• Sensibilidade climática, estabilidade e retroação.

7. Alterações climáticas

• Alteração climática e variabilidade climática.


• Teoria de Milankovitch.


• Aquecimento global.


• Registo paleoclimático da Terra.


• Contribuição antropogénica.


• Cenários climáticos futuros.


• Medidas de prevenção e mitigação dos efeitos das alterações climáticas.

Bibliografia Obrigatória

Manuel Silva, Orfeu Bertolami, Teresa Seixas; Apontamentos da unidade curricular de Climatologia e Alterações Climáticas, 2022

Bibliografia Complementar

Robert V. Rohli, Anthony J. Vega; Climatology, Jones and Bartlett Publishers, Inc, 2017. ISBN: 128411998X, 978-1284119985
John M. Wallace; Atmospheric Science. ISBN: 978-0-12-732951-2
C. Donald Ahrens; Meteorology Today. ISBN: 0-495-10581-3
Roland Stull; 4. Practical Meteorology: An Algebra based Survey of Atmospheric Science. ISBN: 978-0-88865-176-1
F. W. Taylor; Elementary climate physics. ISBN: 0-19-856734-0
David G. Andrews; An Introduction to Atmospheric Physics, Cambridge University Press, 2000

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Aulas TP com lecionação expositiva dos conteúdos programáticos, seguida de resolução e discussão de exercícios sobre os tópicos lecionados.

Os conteúdos didáticos, incluindo resoluções de problemas, serão disponibilizados na plataforma Moodle.

Para resolução de dúvidas, será aberto um fórum de discussão na plataforma Moodle.

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída sem exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Trabalho prático ou de projeto	70,00
Apresentação/discussão de um trabalho científico	30,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Apresentação/discussão de um trabalho científico	2,00
Elaboração de projeto	20,00
Estudo autónomo	33,00
Frequência das aulas	26,00
Total:	81,00

Obtenção de frequência

Para obterem frequência à unidade curricular, os estudantes deverão ter assiduidade a, pelo menos, 3/4 das aulas lecionadas.

Fórmula de cálculo da classificação final

Nota_Final = 0.3×Nota_{Apresentação} + 0.7×Nota_Projeto

Trabalho de estágio/projeto

Pretende-se que os estudantes desenvolvam um mini-projeto em temas relacionados com o programa da unidade curricular. Os temas serão escolhidos pelos estudantes, mediante aprovação do corpo docente.

Os projetos serão realizados por grupos de 2 ou 3 estudantes, sendo avaliados pelo relatório de projeto e pela sua apresentação final.

A formação dos grupos de trabalho e a escolha dos respetivos temas de projeto deverão estar concretizados até ao fim do dia da terceira aula da unidade curricular.

Os documentos dos relatórios e apresentações dos projetos deverão ser submetidos na página Moodle da unidade curricular até ao fim do dia da penúltima aula da unidade curricular.

A avaliação das apresentações orais será realizada no horário da última aula da unidade curricular.

Melhoria de classificação

A melhoria de classificação poderá ser feita apenas no ano seguinte, mediante a realização de novo projeto.

Observações

Membros do júri:

Manuel António Salgueiro da Silva

Orfeu Bertolami Neto

Teresa Monteiro Seixas