A PREVISÃO DO TEMPO
A previsão do tempo é feita utilizando equações que representam uma variação no tempo cronológico de uma variável qualquer do tempo meteorológico (temperatura, pressão, humidade, etc).
Para cada ponto na superficie terrestre (e em altitude) resolvem-se os sistemas das muitas equações que representam a citada variação temporal. Para o passo inicial utiliza-se os dados de milhares de Estações Meteorológicas (tanto de superficie como de altitude) espalhadas pelo mundo. Para que o processo (previsão) possa ser concretizado há necessidade de ter um computador de grande porte para integrar o sistema de equações, as quais nos darão a informação no tempo t + dt para a variável considerada.
Alem da integração no tempo cronológico há a integração espacial dos resultados obtidos.
Assim, para se estudar Meteorologia,onde a previsão do tempo é uma de suas inúmeras áreas de aplicaçãp, deve-se estudar muito: Fisica, Matemática e Computação.
Os Meteorologistas utilizem dois métodos,para previsões o estatístico e o dinâmico. O Método Estatístico, com equações matemáticas e conceitos de estatística, utiliza um programa de computador chamado modelo estatístico, que, através de uma correlação entre duas ou mais variáveis, estima o prognóstico de uma delas. Já o Método Dinâmico, com equações matemáticas e conceitos físicos, utiliza um programa chamado modelo dinâmico. Esse modelo, através de equações físicas, simula os movimentos atmosféricos para prever os acontecimentos futuros.
Previsão Numérica
A atmosfera é observada em locais distribuídos irregularmente por toda a Terra e, embora algumas das observações sejam sinópticas, muitas são realizadas a horas diferentes, ditadas pelo vôos dos aviões e as órbitas dos satélites. Por contraste, os computadores de previsão do tempo têm que começar com valores sinópticos do vento, pressão, temperatura e humidade, numa malha regular de localizações horizontais, conhecida como rede de pontos, e num conjunto fixo de níveis na vertical. Exatamente o modo como os valores sinópticos da rede de pontos são calculados a partir das medições que foram reunidas,processo conhecido por análise
Desde que a análise tenha terminado torna-se possível aplicar equações matemáticas que representam todos os processos físicos que interessam , e assim, calcular a modificação que ocorrerá em cada valor de cada ponto da rede num intervalo de tempo curto chamado incremento de tempo. O cálculo, em cada ponto da rede, implicará em adições, subtrações e multiplicações, utilizando-se valores dos pontos da rede à volta. Logo que tenham sido calculados novos valores das variáveis (vento, pressão, temperatura e umidade), para todos os pontos da rede e a todos os níveis, todo o processo pode ser repetido para se avançar outro incremento temporal. Deste modo, pode, eventualmente, ser elaborada uma previsão para algumas horas, um dia ou alguns dias. Embora sejam feitos muitos cálculos, estes, na verdade, são aproximações da verdade.
O sistema de equações, aproximações e cálculos é chamado modelo numérico da atmosfera. Os modelos numéricos da atmosfera para previsão global requerem um número muito grande de cálculos a serem realizados em tempo reduzido, para tanto utilizamos os chamados “supercomputadores’. Outra saída é reduzir o número de interações numéricas o modelo pode ser diminuído, aumentando o espaço entre os pontos na rede.
Satélite na Previsão
As mais ambiciosas de todas as medições realizadas a partir de satélites meteorológicos são, provavelmente, as que pretendem fornecer valores numéricos da temperatura do ar a níveis diferentes. O ar é uma mistura de gases e cada gás emite radiação,de infravermelho, de tipos particulares. Os radiômetros dos satélites utilizados para sondagem da temperatura são sintonizados para medir a radiação da pequena, mas bem conhecida, quantidade de anidrido carbônico que o ar contém. Pela medição da intensidade da radiação em vários comprimentos de onda da radiação, é possível deduzir valores diferentes da temperatura do ar, cada qual “valor médio” para uma camada diferente. E o mesmo sem o pormenor vertical de uma radiossondagem, as sondagens por satélite fornecem informação da temperatura do ar em altitude onde outro modo nada existiria, inclusive sobre todos os oceanos.
As estações de superfície, navios, bóias, balões, aviões, etc, fornecem informações a respeito da temperatura, humidade, vento, pressão e nuvens, mas nada sobre a precipitação, mesmo porque esta varia de lugar para lugar. Para obtermos tais informações utilizamos o radar meteorológico, o qual é o meio técnico mais potente para medições de queda de chuva. Com o feixe de radar a prospectar horizontalmente, qualquer chuva, neve ou saraiva, que esteja ao alcance do radar refletirá o sinal e fornecerá uma visão pormenorizada da distribuição da precipitação. A intensidade do eco de radar refletido pelas gotas de chuva pode ser relacionado com a taxa de queda de chuva.
No link em baixo podem ler um relatorio como era feita a previsao do tempo em Portugal na decada dos anos 60
http://www3.dsi.uminho.pt/memtsi/mesas/4_sessao/mesa4 - Corte Real.pdf
Um exemplo como estimar a temperatura do Sol
A temperatura do Sol pode ser estimada por dois métodos:
1. pela Lei de Stefan-Boltzmann
2. pela Lei de Wien
Os dois métodos utilizam propriedades da radiação de um corpo negro.
1. Lei de Stefan-Boltzmann
Nesse método, o fluxo solar integrado em todos os comprimentos de onda Φs é dado pela luminosidade por área:
Φs ≡ Ls/A
Onde Ls é a luminosidade Solar e A a área.
O valor do fluxo solar Φs, fora da atmosfera, medido por detectores em satélites é:
Φs = 1,4 x 10³ W/m²
A área é A = 4πR² e R a distância Terra-Sol, R = 1,5 E+11 m. Assim, a luminosidade do Sol Ls vale:
Ls = 4,0 E+26 W
A Lei de Stefan-Boltzmann estabelece que sendo o fluxo diretamente proporcional à quarta potência da temperatura, então:
Φs = σ T^4
Onde a constante de proporcionalidade σ é a chamada constante de Stefan-Boltzmann e vale σ = 5,67 E-8 J K^-4 m-² s-¹.
O fluxo solar é também a luminosidade pela área da superfície solar, isto é:
Φs ≡ Ls/As
Sendo a área da superfície solar As = 4πRs² e Rs = 700.000 km o raio do Sol (7,0 E+8 m).
T^4 = Ls/σAs
Assim, a temperatura do Sol estimada pelo método 1 é, aproximadamente:
T ~ 5.800 K.
2. Lei de Wien
O segundo método parte do fato que a temperatura é inversamente proporcional ao comprimento de onda relativo à máxima intensidade de emissão, λp. Esta é base da Lei de Wien que estabelece que:
T = b/λp
Onde a constante de proporcionalidade b é chamada constante de deslocamento de Wien e vale b = 2,9 E-3 m K
A curva de intensidade por comprimento de onda da radiação emitida pelo Sol apresenta um pico de máxima intensidade para o valor λp = 502 nm (1 nm = 1 E-9 m).
Onde a constante de proporcionalidade b é chamada Constante de Deslocamento de Wien e vale b = 2,9 E-3 m K. Assim, a temperatura do Sol pelo método 2 é:
T = 2,9 E-3 m K / 5,02 E-7 m
T = 5.777 K.
Que é um valor bem próximo do obtido anteriormente no método 1.
Nota-Nas estações Meteorologicas mais simples(Amadoras) podemos fazer uma previsão do tempo se a pressão atmosferica estiver mais baixa por norma e sinal que pode chuver se estiver alta quer dizer que vamos ter um dia de Sol o valor normal da pressão atmosférica é de 1013 mb ou 1013 hp. No entanto o valor da pressão varia por influência de dois factores principais
1-A altitude,a pressão diminui com a altitude pois diminui a coluna de ar atmosférico sobre um lugar
2-A temperatura o ar quente é mais leve e sobe, diminuindo a pressão; o ar frio é mais pesado e desce, aumentando a pressão.
As altas pressões estão associadas a bom tempo pois o ar ao descer aquece e afasta-se da saturação, sendo impossível a formação de nuvens e a chuva.
As baixas pressões estão associadas a mau tempo pois o ar ao subir arrefece e aproxima-se da saturação, formando-se nuvens que dão origem a chuva.
