E2 Fluxos turbulentos de superfície

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Os fluxos turbulentos superficiais são as trocas de calor sensível, calor latente e momento que ocorrem entre a superfície da Terra e a atmosfera, impulsionadas pela turbulência na camada limite atmosférica. O calor sensível é o fluxo de energia térmica que passa diretamente para o ar, enquanto o calor latente é o fluxo de energia associado à evaporação ou condensação da água. Juntos, esses dois fluxos determinam tanto a temperatura do ar quanto a precipitação, pois é precisamente a evapotranspiração que fornece o vapor de água que eventualmente precipita, fechando assim o ciclo hidrológico.

A equação de Penman-Monteith é a estrutura física padrão usada para calcular a evapotranspiração de referência e a evapotranspiração real. Ela faz isso combinando a demanda imposta pela atmosfera — seu vento, temperatura e umidade — com a resistência que a própria superfície oferece ao transporte desse vapor de água.

Dentro dessa mesma equação, o arrasto aerodinâmico depende do vento e da rugosidade da superfície, enquanto o arrasto da copa, também chamado de arrasto estomático, controla o acesso do vapor de água do interior das folhas para a atmosfera. Em solos sem vegetação, esse arrasto estomático é substituído pelo próprio arrasto do solo, que aumenta à medida que o solo seca.

A teoria da similaridade de Monin-Obukhov, por sua vez, descreve como os perfis de vento, temperatura e umidade se comportam dentro da camada limite superficial, em função do comprimento de Obukhov, uma grandeza que quantifica a estabilidade térmica de toda a camada limite atmosférica. Quando esse comprimento é negativo, indica condições instáveis ​​ou convectivas, com a superfície mais quente do que o ar acima dela, e quando é positivo, indica condições estáveis, com a superfície mais fria do que o ar.

O comportamento esperado de todos esses fluxos turbulentos inclui perfis de vento logarítmicos em condições neutras, perfis que são modificados por funções de estabilidade específicas quando as condições se tornam estáveis ​​ou instáveis. Assim, desde o calor sensível e latente com que este documento começa até os perfis de vento com que termina, passando pela equação de Penman-Monteith e pelo comprimento de Obukhov, os fluxos turbulentos de superfície causam turbulência, invisível a olho nu, que acaba por determinar tanto a temperatura do ar quanto o próprio ciclo da água, que se fecha a cada nova precipitação.

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