Questões Meteorologia para Concursos

A formação do ozônio troposférico (O3), componente principal do smog fotoquímico, é um desafio complexo que envolve modelagem numérica, Climatologia, Meteorologia, qualidade do ar, saúde pública, dentre outros. Diferente dos efluentes de uma usina nuclear (regidos por normas como a CNEN NN 1.22), que envolveriam a difusão de radionuclídeos, o O3 é um poluente secundário formado por reações fotoquímicas, envolvendo precursores como NOx e compostos voláteis (COVs). De acordo com o contexto sobre fatores que afetam a concentração de ozônio na baixa atmosfera, e o papel da camada de mistura em relação a dispersão desses poluentes, analise os itens a seguir:

I. A formação de O3 troposférico é favorecida em dia de forte insolação e ventos calmos, pois a radiação solar fornece energia para as reações fotoquímicas e a ausência de ventos reduz a dispersão e difusão dos poluentes, permitindo seu acúmulo.

II. À noite, a camada de mistura dá lugar a camada limite estável, onde apesar de ter uma altura mais baixa, apresenta escoamento intermitente, desafiador para os esquemas de parametrização da turbulência. Principalmente em condições de inversão térmica, o volume de ar disponível pode concentrar poluentes primários perto do solo, mesmo que haja formação de jato noturno de baixos níveis, mas inibe a formação de ozônio que requer luz solar.

III. O ozônio na troposfera é benéfico, pois contribui para a proteção contra a radiação UV, e não interfere no efeito estufa, o que ajuda a mitigar o aquecimento global.

IV. Existem resoluções que estabelecem padrões de qualidade do ar para o ozônio e que, quando ultrapassados, indicam a necessidade de ações de controle de emissões, mesmo em situações de forte mistura dentro da Camada Limite Urbana. Entre essas emissões destacam-se as provenientes de tráfego de veículos, importantes fontes móveis de COVs e NOx que podem ser reduzidas por medidas com o rodízio de automóveis nas grandes cidades.

Está correto o que se afirma em

Um meteorologista visionário, vinculado ao setor de pesquisa de um complexo industrial, reflete sobre um cenário climático crítico, no qual a temperatura média global ultrapassa permanentemente 2,0 °C acima dos níveis pré-industriais, limiar associado à transgressão de tipping points. Neste cenário projeta-se mudanças significativas nos padrões da Circulação Geral da Atmosfera (CGA), aumento na frequência e persistência de ondas de calor urbanas, intensificação de eventos atmosféricos extremos (ciclones, tempestades severas, tornados), dentre outros. A Camada Limite Urbana (CLU), especificamente, tornar-se-ia mais instável durante o dia (maior turbulência), e as inversões térmicas noturnas tornar-se-iam mais intensas e duradouras, agravando a retenção de poluentes. Paralelamente, discutem-se a substituição de termelétricas fósseis por matrizes nucleares, eólicas e solares para descarbonização.

Considerando as teleconexões entre os fenômenos de grandes escalas, a dinâmica da Camada Limite Atmosférica (CLA), o transporte de poluentes (convencionais e radiológicos) e a cascata de energia turbulenta de Kolmogorov, que rege a transferência da energia dos grandes aos pequenos turbilhões (eddies) e a consequente dispersão de substâncias na atmosfera, a avaliação mais adequada para o cenário de presságio do meteorologista é de que

Uma indústria está preocupada em quantificar o fluxo de CO2 proveniente de uma área adjacente de restinga, que apresenta vegetação arbustiva e acúmulo de serapilheira, para garantir que as licenças ambientais estejam em conformidade. Para isso, foi solicitado um estudo que permite distinguir a contribuição das emissões biogênicas da restinga daquelas originadas pela própria indústria. No entanto, uma fase pré-analítica foi conduzida por um meteorologista júnior, considerando amostras (ver tabela) de três pares de dados instantâneos da componente vertical de velocidade do vento (w) e da concentração de CO2 (C'CO2 em ppm), coletados em escala de segundos, para o cálculo do fluxo de CO2, isto é, F_c = ρ̅ ⋅ κ ⋅ w'C'_CO2, onde ρ̅ (= 1,2 kg ⋅ m^-3) é a densidade média do ar úmido para o período de medição; κ (= 1,5×10^-6 kg ⋅ kg^-1 ⋅ ppm^-1) é o fator de conversão molar de unidades (ppm para kg/kg) para o CO2; w'C'_CO2 é a covariância, média do produto entre a flutuação da componente vertical de velocidade do vento (w') e a flutuação da concentração de CO2 (C'_CO2).

Reproduza o cálculo do fluxo de CO2 (F_c) em kg/m²s realizado pelo do meteorologista júnior, e assinale a opção que contenha o valor do fluxo e a justificativa mais adequada para o cenário.

Nos estudos de poluição atmosférica, energia eólica e aplicações de engenharia, modelos de mesoescala baseados na física do escoamento newtoniano, tais como: ARPS, RAMS, MM5 e WRF vêm sendo adaptados para escalas mais resolutas, incorporando o tensor de difusividade turbulenta adequado e abordagens híbridas RANS–LES, em função da chamada “Terra Incógnita”. Esse termo descreve o intervalo de transição em que a escala de comprimento característico de energia e fluxo turbulento (l), contido nas parametrizações da turbulência incorporados aos modelos, torna-se da mesma ordem de grandeza da escala espacial vertical do modelo (Δz). Enquanto na modelagem RANS tem-se tipicamente l ≪ Δz e em LES l ≫ Δz, na zona intermediária (l ≈ Δz), ou seja, na “Terra Incognita”, os modelos de subescala (SFS – subfilter-scale), concebidos para regimes bem separados, perdem validade. Com base nesse contexto, analise os itens a seguir:

I. O método DNS (Direct Numerical Simulation) resolve todas as escalas de movimento descritas pelas equações de Navier–Stokes, sem necessidade de modelos de fechamento. Seu custo computacional é extremamente elevado, tornando-o impraticável para escoamentos geofísicos em domínios numéricos globais.

II. No método RANS (Reynolds Averaged Navier–Stokes equations), a modelagem enfrenta o problema de fechamento dos fluxos turbulentos, exigindo o uso de esquemas semiempíricos, como os modelos de viscosidade turbulenta e de camada de mistura, além do modelo de ordem 1,5-TKE.

III. Em LES (Large-Eddy Simulation), as equações de Navier–Stokes são filtradas para descrever apenas as grandes estruturas turbulentas, através do tensor de Leonard, enquanto as escalas subgrade são modeladas. Essa técnica baseia-se na teoria de similaridade de Kolmogorov.

Está correto o que se afirma em

Uma pluma de poluentes, misturada ao ar úmido, é forçada a subir por uma encosta montanhosa devido à direção do escoamento, à geometria da topografia e à conservação de massa. Ao atingir o topo, a 3000 m de altitude, a temperatura local é de 0 °C. Em seguida, a pluma desce a sotavento, onde o ar se aquece e se torna seco em razão do efeito föhn.

Assinale a opção que apresenta o valor aproximado da temperatura da pluma quando ela atinge a superfície, ao nível médio do mar.

De acordo com a Norma CNEN-NN-3.01 – Requisitos Básicos de Radioproteção e Segurança Radiológica de Fontes de Radiação, incluindo situações em que condições meteorológicas podem influenciar na segurança radiológica, e considerando seus desdobramentos práticos em situações de exposição de emergência, é incorreto afirmar que

Um meteorologista descobriu que se uma pluma circular, de um determinado poluente convencional, de raio 200 km, centrada na linha do polo sul (90°), inicialmente em repouso em relação à Terra, for levada para linha do equador (0°), ao longo de uma superfície isobárica (barotropia), conservando a sua área, a circulação relativa em torno da circunferência, na latitude do equador C = Cf, pode ser calculada pela expressão derivada do teorema de Bjerknes: C = C0 - 2 Ω A (sen(latitude_final) - sen(latitude_inicial)), onde C0 é a circulação inicial (no polo sul) e A é a área circular da pluma.

Sabendo que o valor da velocidade de rotação da Terra Ω é aproximadamente igual a 7,292 x 10^-5 rad s^-1, e que por definição C = ∮ U⃗ ⋅ dl, onde U⃗ é o vetor velocidade do vento e dl é vetor variação infinitesimal ao longo da pluma circular, determine o valor aproximado da velocidade tangencial da pluma e o tipo de rotação que ela adquiriu.

A instrutora de um curso de capacitação promovido por uma indústria foi questionada por um dos alunos, funcionário do setor ambiental, sobre o comportamento da pluma de um poluente emitido por uma chaminé. Considerando uma atmosfera neutra e seca, ela fez uma analogia comparando a pluma a um balão de ar quente mantido estacionário a certa altura na atmosfera. Solicitou, então, que os funcionários imaginassem duas colunas de ar: uma do lado de fora e outra dentro do balão, sendo a coluna interna ligeiramente mais alta a externa. A instrutora destacou que, apesar da diferença de altura, a pressão é a mesma no topo das duas colunas.

Assim, é correto afirmar que

Uma indústria química na periferia de São Paulo - SP enfrenta um aumento inesperado na demanda por um produto, exigindo uma produção contínua de alta intensidade nas próximas 24 horas. Para atender à demanda e maximizar o lucro, a produção deve operar com a capacidade máxima, o que resultará em uma emissão significativa de poluentes pela chaminé. A diretoria da empresa, preocupada com a imagem e com possíveis multas ambientais, solicitou a um meteorologista que avalie se as condições atmosféricas serão favoráveis à dispersão desses poluentes. Para a análise e devido a um apagão de dados, o meteorologista utilizou apenas dados de vento real em dois níveis atmosféricos distintos, fora da Camada Limite Atmosférica, onde o vento geostrófico é uma boa aproximação. Em 850 mb o vento sopra de sudoeste (SW), com velocidade moderada e em 200 mb o vento sopra de oeste (W), com velocidade maior que a do nível inferior.

Assinale a opção que representa a conclusão mais precisa do meteorologista sobre as condições para a emissão de poluentes pela chaminé.

Uma brigada de incêndio florestal opera na região da Costa Verde, em Angra dos Reis, uma área de Mata Atlântica próxima às instalações nucleares que exigem monitoramento rigoroso. Para avaliar as condições meteorológicas locais e prever o comportamento do fogo, os brigadistas utilizam um psicrômetro ventilado portátil (psicrômetro de manivela), composto por dois termômetros (bulbo seco e bulbo molhado) montados lado a lado em uma base de metal que é girada manualmente.

Com base nesse cenário e em conhecimentos técnicos sobre Meteorologia, combate a incêndios e legislação nuclear, é incorreto afirmar que