Detalhes práticos sobre a utilização da equação de Penman/Monteith nas variantes: evapotranspiração potencial climática (ETP); evapotranspiração de referência (ETo); evapotranspiração real; transpiração de folhas; formação de orvalho.

Esclarecimento de dúvidas

Detalhes práticos sobre a utilização da equação de Penman/Monteith nas variantes: evapotranspiração potencial climática (ETP); evapotranspiração de referência (ETo); evapotranspiração real; transpiração de folhas; formação de orvalho.

4. Radiação solar e produção de biomassa. Fracção de radiação interceptada e fracção de radiação transmitida. Índice de área foliar e coeficiente de extinção da radiação. Eficiência de utilização da radiação na produção de biomassa.

Esclarecimento de dúvidas

Resolução de teste exemplo. Revisões da matéria dada. Esclarecimento de dúvidas.

Exercícios de aplicação sobre fluxos e resistências em superfícies extensas e uniformes.

Resolução de problemas extra sobre fluxos de transferência de calor e massa. Esclarecimento de dúvidas.

Exercícios de aplicação sobre fluxos e resistências em superfícies extensas e uniformes.

2. Efeito das baixas temperaturas na vegetação. Arrefecimento das superfícies por radiação, advecção e evaporação. Temperaturas críticas. “Geada branca” e “geada negra”; efeito da humidade do ar.

3. Balanço energético e microclima. Alteração dos regimes radiativo, aerodinâmico e hídrico. Implicações no balanço energético local para redução do arrefecimento.

Resolução de problemas extra sobre fluxos de transferência de calor e massa. Esclarecimento de dúvidas.

Alterações climáticas globais e suas consequências para a Agricultura e Ambiente

O efeito de estufa natural e forçamento radiativo. Provas directas e indirectas das alterações climáticas globais verificadas até ao presente. Cenários de alteração climática. Projecções da evolução da temperatura, humidade, precipitação, radiação líquida, e eventos extremos.

Consequências das alterações climáticas para as plantas anuais, multi-anuais e perenes, com ou sem necessidades de frio. Apresentação de simulações em diferentes cenários.

Consequências das alterações climáticas para outros organismos vivos, para a economia e sociedade.

Exercícios de aplicação sobre fenologia e temperatura.

Realização de exercícios para o cálculo do crescimento sem limitações de nutrientes.

Exercícios de aplicação sobre fenologia e temperatura.

IV. Clima e vegetação

1. Fenologia, fotoperíodo e temperatura.

1.1. Balanço energético e determinismo da temperatura de superfície.

1.2. Desenvolvimento da vegetação e temperatura. Duração cronológica e temperatura; relação taxa-temperatura. Temperaturas cardinais (base, óptima e máxima) e duração térmica. O conceito de tempo térmico. Estados fenológicos e o aquecimento global.

Realização de exercícios para o cálculo do crescimento sem limitações de nutrientes.

1.      Crescimento sem limitações de água e nutrientes. Intercepção e absorção da radiação. Modelo elipsoidal de distribuição angular das folhas. Eficiência do uso da radiação (eficiência fotossintética) e abordagem de Monteith para o cálculo da matéria seca produzida. Exemplos escolhidos e sua discussão.

2.      Crescimento limitado pela água. Equação de Tanner & Sinclair: apresentação, explicação dos fundamentos e sua discussão. Exemplos escolhidos e sua discussão.

Continuação de exercícios de aplicação sobre fluxos e resistências.

Relação entre as resistências e o nº de Lewis. Transpiração de folhas. Resistência dos estomas e resistência estomática dum coberto vegetal.

Realização de problemas para o cálculo da velocidade de fricção, parâmetro de rugosidade, deslocamento do plano zero, e para o cálculo da resistências aerodinâmicas.

Realização de exercícios de aplicação de "Desenvolvimento Fenológico".

Continuação de exercícios de aplicação sobre fluxos e resistências.

Relação entre as resistências e o nº de Lewis. Transpiração de folhas. Resistência dos estomas e resistência estomática dum coberto vegetal.

2.3. Conclusão.

2.4. Generalização do conceito de fluxos, concentrações e resistências à transferência de calor sensível e massa; o caso da deposição dum gás nas folhas dum coberto vegetal.

2.5. Outros métodos para o cálculo de fluxos: balanço energético e razão de Bowen.

Realização de problemas para o cálculo da velocidade de fricção, parâmetro de rugosidade, deslocamento do plano zero, e para o cálculo da resistências aerodinâmicas.

Realização de exercícios de aplicação de "Desenvolvimento Fenológico".

Desenvolvimento fenológico. Abordagem do tempo térmico. Determinação da temperatura base e do tempo térmico para completar uma fase. Modelo em “dente de serra” e modelo não-linear. Vernalização e necessidades de frio. Modelação do abrolhamento e floração em plantas com necessidades de frio.

      Efeito da radiação, disponibilidade hídrica e outras limitações no desenvolvimento das plantas.

      Tipos de resposta fotoperiódica. Modelação da resposta fotoperiódica: abordagens aditivas e multiplicativas.

Continuação de exercícios de aplicação sobre fluxos e resistências.

Equação de  Penman-Monteith (P-M). Apresentação, discussão e utilização (evaporação e orvalho). Evapotranspiração de referência. Caracterização da superfície de referência. Adaptação da equação de P-M. Cálculo das grandezas presentes nesta equação. Exemplo de cálculo para a Tapada da Ajuda nos passos diário e mensal.

Continuação de exercícios de aplicação sobre fluxos e resistências.

2.2. Síntese das equações para o cálculo dos fluxos: fluxos, diferenças de concentração e resistências.

2.3. Superfícies extensas e uniformes.

Fluxo de quantidade de movimento. Perfil logarítmico da velocidade do vento. Deslocamento do plano de referência, parâmetro de rugosidade da superfície e velocidade associada ao atrito interno (fricção). Resistência aerodinâmica da camada-limite ao fluxo de quantidade de movimento.

Fluxos de calor sensível e massa. Analogia dos coeficientes de difusão turbulenta e das resistências aerodinâmicas. Equações dos fluxos.

Equação de  Penman-Monteith (P-M). Apresentação, discussão e utilização (evaporação e orvalho). Evapotranspiração de referência. Caracterização da superfície de referência. Adaptação da equação de P-M. Cálculo das grandezas presentes nesta equação. Exemplo de cálculo para a Tapada da Ajuda nos passos diário e mensal.

As geadas: conceitos e métodos de luta. Conceito de geada, geada branca, geada negra. Classificação das geadas. Condições de ocorrência, previsão e locais mais afectados. Geladura, tipos, causas e consequências. Temperaturas críticas e previsão dos danos (Programas DEST e FrostEcon).

Métodos de luta contra as geadas. Métodos directos(passivos) e indirectos(activos). Apresentação da maioria dos métodos indirectos, vantagens e inconvenientes, e especificações. Métodos directos: regas e ventiladores.

2.2. Superfícies singulares.

Camada-limite equivalente. Dimensão característica da superfície. Resistência da camada-limite para os fluxos de quantidade de movimento, calor sensível e massa (vapor de água, CO₂, etc.). Cálculo das resistências da CL com recurso a números adimensionais (Nusselt e Sherwood) em convecção forçada (Reynolds) e convecção livre (Grashoff).

Exercícios de aplicação.

Continuação da resolução de exercícios de transferências de calor e de massa

2.2. Superfícies singulares.

Camada-limite equivalente. Dimensão característica da superfície. Resistência da camada-limite para os fluxos de quantidade de movimento, calor sensível e massa (vapor de água, CO₂, etc.). Cálculo das resistências da CL com recurso a números adimensionais (Nusselt e Sherwood) em convecção forçada (Reynolds) e convecção livre (Grashoff).

Exercícios de aplicação.

III. Interacção da baixa atmosfera com a superfície do globo

1. Perfis verticais médios da velocidade do vento, temperatura, humidade, concentração de CO₂, etc. na baixa atmosfera. Fluxos de energia e massa. O balanço energético.

2. Transporte de quantidade de movimento, entalpia e massa entre a atmosfera e superfícies. Fluxos e resistências.

2.1. Aerodinâmica das superfícies e camadas limite laminar e turbulenta. Difusão molecular e difusão turbulenta. Equação geral do transporte por difusão: coeficiente de transporte e gradiente de concentração. Fluxo de quantidade de movimento e lei de Newton; fluxo de calor sensível e lei de Fourier; fluxo de massa e lei de Fick.

Continuação da resolução de exercícios de transferências de calor e de massa

1.      Transferências de calor e massa em superfícies extensas e uniformes. Perfil logarítmico do vento. Velocidade de fricção, parâmetro de rugosidade, deslocamento do plano zero. Coeficientes de difusão para a transferência turbulenta. Resistências aerodinâmicas. Equações de transporte de momento, calor e massa. Exemplos escolhidos e sua discussão.

2.      Perfis verticais médios da velocidade do vento, temperatura, humidade, concentração de CO2.

3.      Perfil da temperatura e seu curso temporal. Fluxo de calor no solo. Conceitos, equações e discussão.

4.      Razão de Bowen e aplicação.

 5.      Bibliografia

4.3. Casos particulares de balanços hídricos.

Resolução de exercícios de transferências de calor e de massa

4.3. Casos particulares de balanços hídricos.

Realização do 1º teste.

Resolução de exercícios de transferências de calor e de massa

Realização do primeiro teste.

4.3. Exercícios sobre tipos climáticos de Köppen e de Thornthwaite.

Revisões da matéria dada e resolução de teste exemplo.

4.3. Exercícios sobre tipos climáticos de Köppen e de Thornthwaite.

4. (continuação)

4.2. Classificação climática de Köppen. Associação dos tipos climáticos à variação da temperatura e da precipitação com a latitude, à circulação geral da atmosfera e à continentalidade. Revisões para o teste.

Revisões da matéria dada e resolução de teste exemplo.

Continuação da aula teórica anterior

Continuação de 4.1.

Realização dum outro balanço hídrico de Thornthwaite-Mather e do gráfico respectivo para outra localização e outra capacidade de água utilizável.

Classificação climática de Thornthwaite. Realização individual dum exemplo. Classificação climática de Köppen. Realização individual dum exemplo. Índice ombrotérmico de Gaussen. Representação gráfica deste índice.

Continuação de 4.1.

3.3. A Circulação Geral da Atmosfera. Circulação meridional unicelular. A rotação da Terra e a circulação tricelular. Força de Coriolis. A célula de Hadley e as regiões tropicais: zona intertropical de convergência e precipitação convectiva, anticiclones subtropicais, ventos de leste (alíseos). A célula de Ferrel e as regiões temperadas: depressões subpolares e frente polar, massas de ar tropical e polar, precipitação frontal, ventos de oeste. O caso de Portugal. A célula polar. Migração meridional anual dos centros de pressão e os diferentes regimes de precipitação. Grandes regiões climáticas.

Realização dum outro balanço hídrico de Thornthwaite-Mather e do gráfico respectivo para outra localização e outra capacidade de água utilizável.

Classificação climática de Thornthwaite. Realização individual dum exemplo. Classificação climática de Köppen. Realização individual dum exemplo. Índice ombrotérmico de Gaussen. Representação gráfica deste índice.

Camadas limite laminar e turbulenta. Transporte de momento, entalpia e massa. Coeficientes de difusão e resistências. Convecção livre, forçada e mista. Números adimensionais. Exemplos escolhidos e sua discussão.

4. Tipos de clima e classificações climáticas

4.1. Classificação climática de Thornthwaite. Evaporação e evapotranspiração. Evapotranspiração potencial de Thornthwaite; balanço hídrico climático; índices climáticos. Exercícios de aplicação.

Apresentação, exemplificação e realização individual do Balanço hídrico de Thornthwaite-Mather e do gráfico respectivo, utilizando os dados dos elementos climáticos constantes das normais climatológicas da Tapada da Ajuda.

4. Tipos de clima e classificações climáticas

4.1. Classificação climática de Thornthwaite. Evaporação e evapotranspiração. Evapotranspiração potencial de Thornthwaite; balanço hídrico climático; índices climáticos. Exercícios de aplicação.

3. A atmosfera em movimento.

3.1. Gradientes horizontais de temperatura, de pressão e o movimento horizontal do ar. Anticiclones e depressões. A força de atrito junto à superfície.

A camada-limite planetária e a camada-limite da superfície. Turbulência mecânica (convecção forçada) e turbulência térmica (convecção livre) nas camadas-limite.

3.2. Movimento horizontal do ar. Tipos de vento e forças associadas.

Força do gradiente horizontal de pressão (F_P). Vento barostrófico. Exemplo das brisas.

A rotação da Terra e a força de Coriolis (F_C). Equilíbrio entre F_P e F_C: vento geostrófico.

Circulação do ar relativamente às isóbaras nos Hemisférios N e S.

O vento à superfície. Equilíbrio entre F_P, F_C e a força de atrito. Circulação relativamente às isóbaras.

Apresentação, exemplificação e realização individual do Balanço hídrico de Thornthwaite-Mather e do gráfico respectivo, utilizando os dados dos elementos climáticos constantes das normais climatológicas da Tapada da Ajuda.

• Circulação geral da atmosfera. Gradientes horizontais de temperatura e pressão. Células de circulação (Hadley, Ferrel e Polar). Consequências sobre o ciclo hidrológico: precipitação e evaporação.
• Massas de ar e frentes. Frentes frias, quentes e oclusas e estados do tempo associados.
• El Niño e La Niña. Influência no estado do tempo.
• Grandes regiões climáticas. Tipos de clima e classificações climáticas.Classificação climática de Thornthwaite. Classificação climática de Köppen. Distribuição geográfica dos tipos principais de climas.

Exercícios de aplicação sobre humidade (cont).

Aplicação dos gradientes adiabáticos a sistemas orográficos. Precipitação orográfica. Efeito de Föhn. Variação do ponto de orvalho com a pressão. Exercícios de aplicação.

•        Elementos meteorológicos mais importantes. Normais climatológicas e sua análise. Representação de variáveis meteorológicas. Diagramas polares da frequência média da direção do vento e da sua velocidade (rosa dos ventos).

•        Apresentação dos principais instrumentos meteorológicos que existem nas estações climatológicas convencionais.

•        Visita ao Parque de Instrumentos da Estação Climatológica da Tapada da Ajuda.

•        Noções elementares da água no solo (teor de água volumétrica, capacidade de campo, coeficiente de emurchecimento, água utilizável). Evapotranspiração real, potencial e de referência. Equação do balanço hídrico do solo. Cálculo da “evapotranspiração potencial” pelo método de Thornthwaite.

Exercícios de aplicação sobre humidade (cont).

Aplicação dos gradientes adiabáticos a sistemas orográficos. Precipitação orográfica. Efeito de Föhn. Variação do ponto de orvalho com a pressão. Exercícios de aplicação.

2.2. Condições de equilíbrio estático (ou térmico) da atmosfera.

Equação hidrostática. Impulsão e peso. Espessura da camada de ar entre dois níveis de pressão. Convecção e advecção do ar.

Gradientes adiabáticos seco e saturado duma parcela de ar. Equilíbrio estável (estabilidade térmica), instável (instabilidade térmica) e neutro (neutralidade térmica).

•        Elementos meteorológicos mais importantes. Normais climatológicas e sua análise. Representação de variáveis meteorológicas. Diagramas polares da frequência média da direção do vento e da sua velocidade (rosa dos ventos).

•        Apresentação dos principais instrumentos meteorológicos que existem nas estações climatológicas convencionais.

•        Visita ao Parque de Instrumentos da Estação Climatológica da Tapada da Ajuda.

•        Noções elementares da água no solo (teor de água volumétrica, capacidade de campo, coeficiente de emurchecimento, água utilizável). Evapotranspiração real, potencial e de referência. Equação do balanço hídrico do solo. Cálculo da “evapotranspiração potencial” pelo método de Thornthwaite.

Tipos de nevoeiro. Nevoeiros de radiação, advecção e evaporação.

Formação da precipitação. Temperaturas dentro das nuvens. Processo de Bergeron. Processo de Colisão-Coalescência.

Tipos de precipitação.

 --------------------------------------------------

A pressão atmosférica. Superfícies isóbáricas e isóbaras. Sistemas de pressão. Centros de altas (anticiclones) e baixas pressões (ciclones).

A atmosfera em movimento. Convecção e advecção. Tipos de vento e forças associadas.  A camada limite planetária. Ventos locais.

Conclusão dos exercícios de radiação.

Exercícios de aplicação sobre humidade do ar.

 Cálculo de grandezas que medem o estado higrométrico do ar.

Cálculo da quantidade de água condensada durante arrefecimento isobárico.

Aplicação da teoria sobre processos adiabáticos e gradientes na resolução de problemas de ar que transpõe uma montanha. Efeito de Föhn. 

Conclusão dos exercícios de radiação.

Exercícios de aplicação sobre humidade do ar.

2. Aspectos termodinâmicos da atmosfera.

2.1. Pressão, densidade, temperatura e humidade duma parcela de ar. Pressões e densidades parciais do ar seco e do vapor de água; lei de Dalton. Temperatura virtual. Saturação e condensação: tensão de saturação de vapor e temperaturas do ponto de orvalho e do ponto de geada. Humidade absoluta e humidade relativa. Défice de saturação.

 Cálculo de grandezas que medem o estado higrométrico do ar.

Cálculo da quantidade de água condensada durante arrefecimento isobárico.

Aplicação da teoria sobre processos adiabáticos e gradientes na resolução de problemas de ar que transpõe uma montanha. Efeito de Föhn. 

•  Estabilidade, instabilidade e neutralidade do ar. Apresentação do tefigrama e exercícios de aplicação.
• Condensação e formação das nuvens.

• Classificação das nuvens. Visualização de imagens exemplificadoras.

Revisão breve de conceitos fundamentais de energia radiante.

Exercícios de aplicação sobre radiação e balanços de radiação.

Exercícios de aplicação sobre radiação e balanços de radiação e energéticos.

Revisão breve de conceitos fundamentais de energia radiante.

Exercícios de aplicação sobre radiação e balanços de radiação.

II. Aspectos energéticos e hídricos do sistema climático

1. Atmosfera e radiação

1.1. A Atmosfera: composição e estrutura vertical.

1.2. Radiação Solar. Constante solar. A geometria do sistema Sol – Terra e a variação diária e anual da radiação solar: lei de Lambert. Atenuação da Radiação Solar pela atmosfera. Absorção selectiva. Difusão. Reflexão pelas nuvens e pela superfície do globo. Albedo e absorvidade média do globo e atmosfera.

1.3. Radiação Terrestre. Emissão. Absorção e transmissão selectivas na atmosfera. Janela de Simpson (ou janela atmosférica).

1.4. Radiação Atmosférica. Emissão: temperatura irradiativa (ou efectiva) da atmosfera. Efeito de estufa natural da Atmosfera e sua intensificação.

1.5. Balanço de radiação da superfície do globo e atmosfera. Valores médios e variação com a latitude. Consequências sobre a variação latitudinal dos valores médios da temperatura do ar e da precipitação. Breve noção de balanço energético.

Exercícios de aplicação sobre radiação e balanços de radiação e energéticos.

 Termodinâmica da atmosfera. Pressão, densidade, temperatura e humidade do ar. Pressão parcial e lei de Dalton. Grandezas que medem o estado higrométrico do ar. Temperatura do ponto de orvalho e de geada. Temperatura potencial, virtual e equivalente. Processos adiabáticos e diabáticos, isobáricos e não-isobáricos. Gradientes adiabáticos seco e saturado. Equilíbrio estático da atmosfera.

Tempo e clima. Elementos meteorológicos e climáticos. Normais climáticas. Estações meteorológicas, observações e instrumentos meteorológicos. Visita à estação agrometeorológica do ISA.

• Leis fundamentais da radiação. Lei de Lambert. Radiação extraterrestre, acidentes de propagação da radiação. Lei de Beer.
• Radiação solar, terrestre e atmosférica. Janela de Simpson. Fluxo não radiantes. Balanços de radiação e balanços energéticos de dia e de noite e em vários ecossistemas.
• Efeito de estufa da atmosfera. Instrumentos que medem a radiação.

Tempo e clima. Elementos meteorológicos e climáticos. Normais climáticas. Estações meteorológicas, observações e instrumentos meteorológicos. Visita à estação agrometeorológica do ISA.

Apresentação da UC. Objectivos, critérios de frequência e de avaliação. Bibliografia.

I. Introdução

Meteorologia, Climatologia e Agrometeorologia. O sistema climático. Importância da radiação no sistema climático.

• Leis fundamentais da radiação. Lei de Lambert. Radiação extraterrestre, acidentes de propagação da radiação. Lei de Beer.
• Radiação solar, terrestre e atmosférica. Janela de Simpson. Fluxo não radiantes. Balanços de radiação e balanços energéticos de dia e de noite e em vários ecossistemas.
• Efeito de estufa da atmosfera.
• Instrumentos que medem a radiação. 

1.     Apresentação da UC. Objectivos, critérios de frequência e de avaliação. Bibliografia.

2.     Introdução

 a.      Meteorologia e Climatologia. Tempo e clima.  Outros conceitos associados.

 b.     A Agrometeorologia. Definição e aplicações.

 c.      O sistema climático global.

3.     Atmosfera: composição e estrutura.