capítulo iv - claudiompaulo

Meteorologia Geral 2011
TEMA 6
CIRCULAÇÃO GERAL DA ATMOSFERA
Como já foi visto no estudo dos movimentos atmosféricos, a distribuição dos ventos na
superfície deve ser aproximadamente as das Figuras da página seguinte. Os ventos
convergem para os centros de baixa pressão e divergem dos centros de alta pressão.
A circulação acima deve se complementar, com ar descendente sobre sobre os centros
de alta pressão e ascendentes sobre os centros de baixa pressão.
A aparência real da distribuição é vista nas duas Figuras seguintes e a complexidade é
devida às diferenças de absorção entre Terra e Mar e a sua distribuição, e ainda à
marcha das estações do ano. As regiões da Figura ideal anterior, podem ser
reconhecidas nessas duas Figuras, porém deslocadas e descontínuas.
6.1 Regiões da Circulação Geral da Atmosfera
6.1.1 Zona de Convergência Intertropical (ZCIT)
É uma zona de calmarias equatoriais, uma faixa de baixas pressões, consequência do
aquecimento maior nessa região devido à insolação. O fluxo é relativamente intenso na
vertical, dando origem à formação de intensa nebulosidade e precipitação. A ZCIT varia
de posição acompanhando a declinação do sol mas usualmente permanecendo mais
tempo no hemisfério norte devido à desigual distribuição de terras.
6.1.2 Faixa de Calmarias Subtropicais ou Latitudes dos Cavalos
São regiões de alta pressão e portanto de subsidência ou ar descendente, em ambos
os hemisférios, em torno de 300 de latitude. São as regiões onde se encontram os
desertos da Terra, onde a nebulosidade é muito pequena. No inverno a alta pressão é
bastante intensificada sobre a Terra, particularmente na Alta da Sibéria, devido ao
arrefecimento intenso dessa região. No verão as altas pressões se deslocam em
direcção ao mar, que então estão mais frios que os continentes.
6.1.3 Faixa de Calmarias subpolars
A cerca de 600 de latitude se situam essas faixas de baixa pressão subpolares. É a
região onde se formam os ciclones das latitudes médias.
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6.1.4 Altas Polares
Os polos são regiões de ar descendente e portanto áreas de alta pressão onde a
precipitação é muito pequena.
6.2 Sistemas Planetários de Ventos
Os ventos de superfície obedecem às relações impostas pela distribuição de pressões
e pela força de Coriolis.
6.2.1 Ventos Alíseos
São ventos tropicais de leste, que sopram das altas subtropicais em direcção á ZCIT.
Esses ventos são mais desenvolvidos sobre os oceanos Atlântico e Pacífico em ambos
os hemisférios. A deflexão é devida á força de Coriolis. Como a ZCIT no verão fica
basatante deslocada para o Equador e, no seu novo percurso em direcção ao pólo
norte, sofre um desvio de “gancho”, principalmente no Oceano Índico.
6.2.2 Ventos Predominantes de Oeste
Esses ventos que se originam dos centros de alta pressão subtropicais e se dirigem
para os pólos, são defletidos para o leste pela força de coriolis. No hemisfério sul é
mais uniforme, devido á ausência de continentes numa larga faixa, com um gradiente
de pressão também uniforme em direcção ao continente Antártico. São ventos fortes e
contínuos, da ordem de 8 a 15 m/s.
6.2.3 Ventos Polares de Leste
Sopram das altas polares em direcção às calmarias subpolares, defletidos pela força
de Coriolis para o Oeste.
6.2.4 Monções
São ventos que têm o seu sentido invertido com a mudança das estações. Essas
mudanças são devidas à variação de precessão provocada pelo aquecimento
diferencial entre a Terra e Mar, numa escala maior do que, por exemplo, no caso da
brisa marítima e terrestre.
O caso mais famoso é o das monções da Índia. Durante o Inverno os ventos sopram de
nordeste, originários da alta pressão sobre a Asia. No Verão, forma-se um centro de
baixa pressão sobre a Asia e o vento sopra de sudoeste, vindo do hemsifério sul e
sofrendo a curvatura devido á força de Coriolis. As monções de verão são muito
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importantes para a agricultura na Índia, pois os ventos trazem para a Terra a humidade
colhida no Oceano Índico.
Outro caso de monções ocorre na costa oeste da Africa, no hemisfério norte.
6.2.5 Ventos da Alta Troposfera
Na alta troposfera os ventos predominantes são de oeste, exceto numa faixa até 15º ou
20º de latitude em torno do Equador, com fracos ventos de leste. Note-se que próximo
ao Equador os gradientes horizontais de temperatura são pequenos, e portannto o
vento térmico também é pequeno.
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Figura 6.1: Representação Esquemática da Circulação Geral da Atmosfera. A seta dupla indica
a componente Este do Vento.
Figura 6.2: Representação Esquemática da Circulação Geral da Atmosfera.
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Figura 6.3: Circulação Geral da Atmosfera: Pressão média e Ventos em Janeiro.
Figura 6.4: Circulação Geral da Atmosfera: Pressão média e Ventos em Julho.
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6.2.6 Correntes de Jato da Frente Polar
Na região das frentes e quentes, que ocorrem na frente polar, o gradiente horizontal da
temperatura é muito intenso e dá origem a ventos fortes no nível de 200 hPa,
aproximadamente. Eles atingem 50 m/s em média e até 100 m/s em casos isolados.
Esses ventos fortes são chamados as “correntes de jacto da frente polar” e
acompanham a localização média das frentes abaixo delas. A Figura seguinte mostra o
corte vertical das temperaturas da troposfera no inverno no hemisfério norte, onde se
vê que o gradiente horizontal de temperatura é máximo entre 300 e 400, justamente
onde se encontra o eixo da corrente de jacto que pode ser vista na Figura da página
seguinte.
Figura 6.5: Tropospheric mean winter meridional temperature distribution.
Além dessas, existem ainda as “correntes de jacto subtropicais”, que são causadas
pela conservação do momento angular do ar proveniente das regiões equatoriais, cuja
componente oeste-leste aumenta à medida que diminui a distância da parcela ao eixo
de rotação da terra, no seu caminho em direcção aos polos.
6.3 Ondas de Rossby
Como se vê na Figura que representa a corrente de jacto polar, o eixo do jacto ondula
em torno do hemisfério, não só em intensidade, como também em latitude. Rossby
mostrou teoricamente que essa ondulação é devida à variação da intensidade da força
de Coriolis coma latitude e que ela se propaga para leste ou oeste, dependendo do
comprimento de onda. As frentes e os centros de pressão associados a elas têm uma
relação directa com essas ondas da alta troposfera.
Os movimentos abaixo são “guiados” pelas ondas de Rossby e, por essa razão, a
previsão de tempo na superfície depende da observação da alta troposfera, que é feite
através das radiosondas.
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Figura 6.6: Esquerda: A Corrente de Jato no Globo Terrestre. Direita: The jet stream in winter.
Arrows designate axis or “core”.
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6.4 Massas de Ar
Já foi visto anteriormente, que uma frente separa duas massas de ar diferentes.
Uma massa de ar é um volume extenso de ar, homogêneo horizontalmente. Sua
uniformidade é principalmente relacionada à temperatuta e ao conteúdo de humidade.
Massas de ar podem – se extender por milhares de quilómetros quadrados e alguns
quilómetros de profundidade. Sua presença é mostrada por observações
meteorológicas, particularmente de temperatura e humidade.
6.4.1 Origem e Tipos de massas de Ar
As massas de ar adquirem as suas propriedades originais das superfícies sobre as
quais elas se formam. Essas massas não se formam rapidamente, o ar deve
permanecer parado ou circular durante algum tempo sobre a região para gradualmente
adquirir suas características.
As regiões onde elas se formam com mais frequência são as “regiões fontes”. Por
exemplo, a região norte do Canadá e o continente Antárctico e os centros de alta
pressão sobre os oceanos.
As massas de ar tendem a ser limitadas pela faixa dos ventos de Oeste, nas latitudes
médias. Massas formadas próximo dos polos são chamadas “massa polares” e são
frias e secas. As formadas mais próximo do Equador são chamadas “massas tropicais”
e são quentes e húmidas. A Tabela abaixo sumariza os diferentes tipos de massas de
ar dependendo de sua origem e suas fontes geográficas. Elas também podem ser
vistas nas Figuras 6.7 e 6.8 da página seguinte.
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Tabela 1: Tipos de massas de ar dependendo de sua origem e suas fontes geográficas.
Massa
Origem
Propriedades
Símbolo
Àrctica
Regiões
Baixas temperaturas, baixa humidade específica
A
polares
mas alta humidade relativa. A mais fria das
massas de inverno.
Polar
Àreas
Baixas temperaturas, aumentando quando se
cP
Continental Continentais
move para o Equador, baixa humidade,
subpolares
permanecendo constante após a formação.
Polar
Sub-polar
Baixas temperaturas, aumentando com o
mP
marítima
Àrctica
movimento, humidade mais alta.
Tropical
Altas
Alta temperatura, baixa humidade.
cT
Continental pressões
subtropicais
em terra
Tropical
Bordas
do
Temperaturas moderadamente altas, alta
mT
Marítima
lado
do
humidade específica e relativa.
Equador das
altas
subtropicais
Equatorial Mares
Altas temperaturas e humidade.
E
tropicais
e
equatoriais
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Figura 6.7: Generalized pattern of primary air masses and fronts superimposed on a pattern of
prevalling winds, January-February.
Figura 6.8: Generalized pattern of primary air masses and fronts superimposed on a pattern of
prevalling winds, July-August.
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6.4.2 Movimento das Massas de Ar
Os mesmos factores que mantêm as massas de ar paradas para adquirirem
suas características da superfície abaixo, também fazem as massas se
movimentarem. Esses factores são determinados pela circulação geral da
atmosfera. No caso do ar polar, ao mesmo tempo que línguas de ar frio
avançam além dos seus limites em direcção ao Equador, também o ar quente
tropical penetra nas áreas de ar frio. Naturalmente, áreas completamente dentro
das regiões fontes experimentam um tempo mais ou menos uniforme, mas áreas
fora dessas regiões, nas latitudes médias, que são as latitudes dos ventos de
oeste, sofrem mudanças continuamente, resultantes da passagem de frentes
frias e quentes.
Devido ao seu movimento, massas de ar sofrem modificações, dependendo do
tipo em condições da superfície e da velocidade com que ela se move. Assim,
uma massa de ar polar continental ( cP ) pode se transformar em ar marítimo
polar ( mP ) após um lento percurso sobre o mar.
6.4.3 Propriedades das Massas de Ar
As condições dentro de uma massa de ar dependem fortemente da temperatura
da superfície sobre a qual ela está passando. Se a massa está atravessando
uma superfície fria ela é usualmente denominada uma “massa de ar quente”, e
se acrescenta a letra “ w ” (de “warm”) ao nome. Por exemplo: mPw . Se, pelo
contrário, a superfície é mais quente tem-se uma “massa de ar fria” e o sufixo a
acrescentar é “k” (de “cold”).
Massas de ar quentes são geralmente de origem tropical, mas podem ser ar
marinho quente se movendo sobre a terra mais fria, ou ar continental quente se
movendo sobre oceano mais frio. Note-se que uma superfície mais fria torna a
atmosfera mais estável, oque faz com que as nuvens que porventura existam
tenham pouca profundidade e a precipitação seja leve. Também será mais
comum a neblina devido ao resfriamento radiactivo da superfície.
Massas de ar frias são massas de ar polar que se movem para latitudes
menores ou ar marinho frio se movendo sobre a Terra mais quente, ou ainda ar
continental relativamente frio se movendo sobre superfícies mais quentes.
Devido à maior instabilidade resulta convecção e turbulência, formação de
nuvens cumuliformes e, se houver precipitação esta será forte.
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Existem certas características de uma massa de ar que podem servir para
identificá-las e as duas mais importantes são a temperatura potencial (  ) e o
ponto de orvalho ( Td ).
7.
Frentes
Quando se passa da região quente para o outro lado da frente, na região fria, há
uma variação brusca das propriedades da atmosfera, como já foi visto. As
variações mais marcantes são da temperatura, da humidade e da variação dos
ventos. Isso leva ao conceito de descontinuidade. O termo “frente” é sinónimo de
“linha de descontinuidade”. Na verdade, a separação entre as massas de ar é
uma “superfície frontal” e a frente na superfície é a intersecção dessa superfície
frontal com a superfície da Terra. Para ser mais específico, a superfície frontal é
uma ”zona frontal”, com uma espessura variável, que dificilmente pode ser
avaliada numa carta meteorológica, uma vez que elas são traçadas a partir de
dados obtidos em estações muito separadas umas das outras.
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