E9 Atmosfera - Interação da Superfície Continental

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A interação entre a atmosfera e a superfície continental controla a troca de energia, água e momento entre elas. O balanço energético da superfície governa essa interação: a radiação líquida absorvida pela superfície é distribuída entre três destinos distintos: calor sensível que aquece diretamente o ar, calor latente que evapora a água e calor que o próprio solo armazena. A fração dessa radiação líquida que acaba como calor latente em vez de calor sensível depende criticamente da umidade do solo: o solo seco não tem água para evaporar, então devolve ao ar, na forma de calor sensível, a energia que o solo úmido teria usado como calor latente, e é por isso que o solo seco aquece mais o ar acima dele.

Além da umidade do solo, a orografia também influencia drasticamente a distribuição da precipitação, e o faz de duas maneiras opostas, dependendo do lado da cordilheira em que se está: o lado a barlavento recebe precipitação orográfica porque o ar úmido que colide com a encosta é forçado a subir e condensar seu vapor de água; O lado sotavento, por outro lado, experimenta o efeito föhn, porque esse mesmo ar, agora sem a umidade que deixou para trás do outro lado, desce a encosta oposta e se aquece por compressão adiabática em vez de se resfriar.

Além da topografia, outros mecanismos locais podem desencadear a convecção: a convergência produzida pelas brisas marítimas em áreas costeiras, quando o ar aquecido sobre a terra encontra o ar mais frio vindo do mar, e a convergência produzida pelas bordas da vegetação, quando uma superfície nua e mais quente encontra uma superfície mais fria e coberta por plantas, gerando uma diferença de temperatura que também empurra o ar a convergir e subir.

Todos esses mecanismos que desencadeiam a convecção — topografia, brisas marítimas, bordas da vegetação — determinam onde a chuva cai, mas é a própria umidade do solo que decide se essa chuva, uma vez que tenha caído, tende a se repetir ou não: este é o ciclo de retroalimentação umidade do solo-precipitação. Quando o solo está úmido, a evapotranspiração é alta. Essa umidade extra no ar alimenta uma convecção mais ativa, que por sua vez produz mais precipitação. Essa precipitação adicional umedece novamente o mesmo solo que a gerou, fechando um ciclo que amplifica a umidade. Quando o solo está seco, no entanto, ocorre o oposto: a falta de umidade inibe a precipitação e, como explicado anteriormente, aumenta as temperaturas máximas porque toda a energia disponível é convertida em calor sensível em vez de calor latente. Assim, o mesmo solo seco que impediu a chuva torna-se ainda mais seco e quente do que antes.

Toda essa interação entre a atmosfera e a superfície continental — a distribuição da radiação líquida, o efeito da orografia, os mecanismos de convergência local e a retroalimentação entre o solo e a precipitação — converge para uma única grandeza que a equação de Penman-Monteith nos permite calcular: a evapotranspiração potencial, a quantidade de água que a superfície poderia evaporar se tivesse toda a água de que necessita. Esta equação descreve a evapotranspiração potencial como uma função de três fatores: a energia líquida restante após a subtração da energia armazenada no solo, o déficit de pressão de vapor do ar (ou seja, o quão perto o ar está da saturação de umidade) e as resistências oferecidas tanto pelo ar quanto pela própria cobertura vegetal à passagem do vapor de água. Assim, a equação de Penman-Monteith unifica em uma única descrição a física da transferência de vapor em todo o sistema solo-planta-atmosfera, com o qual essa interação entre a atmosfera e a superfície continental começa e termina.

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