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Energia em Meteorologia e Geofísica

A Energia é um conceito fundamental e transversal, em especial nas áreas das Ciências Exatas e Naturais, da Engenharia e Tecnologia, considerada uma das três grandezas conservativas no Universo. A energética é considerada em ciências como a Mecânica, complementando informação sobre a cinemática, que descreve o movimento, e da dinâmica, que descreve a causa do movimento. O Princípio da Conservação da Energia é a Primeira Lei da Termodinâmica e uma das equações fundamentais da Mecânica dos fluidos.

A Energia é um conceito fundamental em Meteorologia e Climatologia. O Sistema Climático (SC) é essencialmente alimentado pelo Sol. O balanço energético do SC, é radiativo e resulta do equilíbrio entre a radiação solar incidente de curto comprimento de onda (c.d.o.) e a radiação terrestre de longo c.d.o., emitida pela Terra para o espaço exterior. O balanço energético do SC é apenas observado em valores médios para períodos relativamente longos. A ausência de balanço energético em cada local e instante permite concluir que o SC e o planeta Terra não são aquecidos uniformemente. Os dois geofluidos, a Atmosfera e os Oceanos, são postos em movimento em consequência deste aquecimento diferenciado com o único objetivo de o anular, através do transporte de energia das regiões onde há mais energia para as regiões onde há menos energia. O Ciclo Hidrológico, com os processos de mudança de fase (e.g., evaporação e condensação) e de transporte, contribui também para este deslocamento de energia das regiões de superavit para as regiões de deficit de energia.

O balanço energético, observado em média e anteriormente referido, tem vindo a ser perturbado pala alteração da composição química da Atmosfera, nomeadamente pelo aumento das concentrações de gases de efeito de estufa. Em consequência, o SC evolui para um novo estado de equilíbrio, correspondente a uma maior quantidade de energia retida no sistema e, consequentemente, um estado caracterizado por um valor de temperatura mais elevado. Estas alterações na composição da Atmosfera têm origem antropogénica a partir da revolução industrial e estão associadas à forma de obter a energia necessária para satisfazer a procura crescente das diferentes atividades humanas. É neste contexto de luta contra as alterações climáticas que a importância da energia assume um novo significado: a transição energética para um novo modelo energético sustentável e descarbonizado. Esta transição consiste na mudança dos sistemas de produção, transporte, distribuição e consumo de energia e inclui a eletrificação da economia, a inovação tecnológica, o abandono dos combustíveis fósseis, a adoção de energias renováveis e outras formas de redução das emissões.

A energia é também um conceito fundamental em Geofísica. Um sismo carateriza-se pela libertação súbita de energia da crusta da Terra provocado pela rutura de uma falha preexistente. Essa energia é libertada principalmente sob a forma de energia i) sísmica através de ondas sísmicas (ondas P, S, e de superfície); ii) energia térmica, uma parte é convertida em calor; e iii) mecânica associada ao movimento das placas tectónicas. A acumulação de energia nas falhas pode desencadear novos sismos e os próprios sismos podem desencadear outros.

Em Geofísica Aplicada, a prospeção do solo pode ser realizada mediante a aplicação de métodos ativos em que existe necessidade de excitar o solo. Em Sísmica é necessário provocar movimentos no solo através de pancadas com martelos ou vibradores. Em Tomografia de Resistividade Elétrica é necessário injetar corrente elétrica para medir diferenças de potencial. O método de georradar implica a emissão de ondas eletromagnéticas para o solo para registar as ondas refletidas nos materiais. Os métodos passivos não implicam a interação com o meio, mas registam propriedades físicas como o magnetismo do planeta. Os próprios sismómetros apenas medem os movimentos provocados pelos sismos ou explosões.

Por estas razões o tema do Simpósio da APMG 2025 será a “A Energia em Meteorologia e Geofísica”, destacando a importância da energia na compreensão e estudo dos processos climáticos e geofísicos, bem como os desafios associados à transição energética e às alterações climáticas.