Nesta unidade temática, você vai aprender

• A compreender o conceito de massa de ar, suas características e a sua ocorrência geográfica;

• A compreender os mecanismos da frontogênese e os tipos frontais;

• A compreender a formação e os principais tipos de ciclones;

• A explorar os conceitos básicos da previsão meteorológica, com suas principais limitações;

• A interpretar uma carta sinótica e ferramentas da internet para a compreensão da dinâmica da atmosfera (Windy).

Massas de ar e análise sinótica

• Neste capítulo, abordaremos as massas de ar e as ferramentas para a compreensão da dinâmica atmosférica.

Massa de ar

Quando o ar possui propriedades semelhantes a uma extensa área, denomina-se massa de ar. O ar estaciona vários dias ou semanas sobre uma grande região uniforme, tende a adquirir determinadas características que dependem das propriedades da superfície que está abaixo.

Esse ar estacionário se encontra mais comumente nos grandes anticiclones fixos ou que se deslocam lentamente, em que, na proximidade de seu centro, o gradiente de pressão é fraco, havendo a predominância de ventos fracos ou de calmaria sobre extensas áreas da superfície.

As massas de ar se classificam pela latitude (temperatura) da região de origem. São usados os seguintes termos: Ar equatorial, Ar tropical, Ar polar, Ar Ártico ou Antártico.

Na classificação secundária, se leva em consideração as diferenças de umidade entre as duas massas de ar. O ar de origem oceânica contém muito vapor d’água, sendo denominado de massa de ar marítima; enquanto uma massa de ar formada sobre uma superfície continental é relativamente seca e é conhecida como massa de ar continental.

A classificação mais simples, baseada nas regiões de origem, leva unicamente em consideração a temperatura, a umidade e utilizam os seguintes símbolos para designá-las: Tropical marítima (Tm); Tropical continental (Tc); Polar marítima (Pm); Polar continental (Pc).

A massa de ar quando se desloca, deixando a região de origem, sofre modificações. Se a massa de ar frio passar sobre uma superfície quente, será aquecida por baixo. Inversamente, o ar quente perde calor quando se desloca sobre uma superfície fria.

Essas mudanças de temperatura atuam sobre o gradiente vertical de temperaturas, causando instabilidade. Quando as massas de ar são mais quentes ou mais frias que a superfície sobre a qual se deslocam, ocorrem fenômenos acentuados. Portanto, há a seguinte subdivisão das massas de ar:

Quando uma massa de ar se desloca sobre uma superfície mais quente que ela própria (K), é aquecida por baixo, promovendo a instabilidade térmica nos níveis mais baixos e estendendo-se para cima.

Se a massa de ar (K) se desloca sobre a água, sua umidade aumenta. A convecção transporta o vapor d’água a níveis mais altos, onde se condensa formando nuvens cumuliformes, podendo evoluir para cumulus, grandes cumulus e cumulonimbus acompanhados de pancadas e trovoadas.

Se a massa de ar (K) se desloca sobre o continente, absorve menos umidade, e a formação de nuvens convectivas pode ser retardada até que o aquecimento da base estenda a instabilidade a altitudes maiores.

Se a massa de ar se deslocar sobre uma superfície mais fria que ela própria (W) perde calor nos níveis baixos e torna-se estável, impedindo completamente a convecção. O resfriamento na base provoca a formação de uma camada de ar frio na superfície com a possibilidade de formação de stratus e de nevoeiro, podendo ocorrer pouca visibilidade e chuvisco.

Nunca se observa na atmosfera superfícies de descontinuidades nítidas entre duas massas de ar. Há antes uma zona de transição: zona frontal ou frente.

A zona frontal tem vários quilômetros de espessura separando massas de ar de densidades diferentes. Um exemplo é a frente polar, em que o ar frio mais denso avança até o equador em forma de uma cunha sob o ar quente que é obrigado a se elevar. A parte da frente polar onde isso ocorre é conhecida como frente fria e nela o ar frio substitui o ar quente tropical.

Como a inclinação da frente fria é bem acentuada, produz nuvens de precipitação e pode vir acompanhada de cumulonimbus, ventos turbulentos e rajadas, fortes chuvas e, às vezes, trovoadas.

Há, também, partes da frente onde o ar quente de densidade menor se desloca para os pólos, elevando-se pela inclinação formada pelo ar frio. Nesse caso, essa parte da frente polar é denominada de frente quente e nela o ar quente tropical substitui o frio polar.

Os fenômenos que acompanham a frente quente dependem das características que possui o ar quente antes de se elevar. Se o ar for quente e úmido, a chegada da frente quente se anuncia pelo aparecimento de cirrus, depois cirrostratus, que formam um véu de espessura crescente. Se o ar quente é instável e turbulento, observam-se nuvens de cirrocumulus (“céu encarneirado”).

As massas de ar que atuam na América do Sul são: Equatorial Continental (Ec), é quente e úmida em decorrência da evapotranspiração da Floresta Amazônica; Equatorial Marítima (Em, é quente e úmida; Tropical Continental (Tc), é quente e seca; Tropical Marítima (Tm), é quente e úmida; Polar Marítima (Pm), é fria e úmida; Antártica Continental (Pc), é fria e seca.

Depressões ou ciclones extratropicais

Na vizinhança da frente polar existe uma grande concentração de energia potencial. Esta energia se libera por um mecanismo natural e ocorre fora dos trópicos. Às vezes, as depressões extratropicais ou ciclones extratropicais se formam na ausência de frentes. Porém, aquelas que se formam ao longo da frente estão associadas a uma deformação ondulatória.

Segundo Souza, ciclones são tempestades tropicais formadas em centros de baixa pressão, áreas associadas à formação de nuvens, à umidade e a tempestades. A instabilidade nessas áreas provoca uma intensa movimentação do ar convergente no seu centro, concentrando umidade e calor.

Souza menciona o Instituto Nacional de Meteorologia, que define ciclones como uma área que apresenta pressão atmosférica inferior à das áreas vizinhas e possui centro de circulação fechada, cujos ventos sopram para dentro, no entorno desse centro. A circulação dos ciclones difere-se nos dois hemisférios: no Hemisfério Norte, girando no sentido anti-horário, e no Hemisfério Sul, no sentido horário. Os ciclones são causados pela movimentação do ar em uma zona de baixa pressão atmosférica: o ar quente e úmido eleva-se para as camadas mais altas da atmosfera, enquanto o ar frio, mais seco e mais denso, desce para a superfície, provocando a redução da pressão atmosférica.

Assim, há uma grande liberação de calor provocado pela condensação — quando o ar quente e úmido sobe e condensa —, consequentemente, aquecendo a massa de ar. O que origina o processo de convecção e cria uma área de instabilidade, iniciando, então, o fenômeno ciclone.

Sistemas convectivos

Segundo BARRY e CHORLEY (2013), os sistemas convectivos de mesoescalas se desenvolvem a partir de células de cumulonimbus inicialmente isoladas, causando tempo severo, incluindo tempestades e tornados. À medida que há precipitação das nuvens de tempestades, o resfriamento evaporativo do ar abaixo das bases das nuvens gera correntes frias descendentes, criando uma alta pressão local. Essas correntes desencadeiam a ascensão do ar quente deslocado e a liberação de calor latente, gerando um aquecimento geral da troposfera média. Há um influxo para essa região quente, acima do fluxo frio no sentido externo, causando mais convergência do ar úmido instável. As tempestades são geradas, devido à ascensão convectiva, que pode resultar do aquecimento diurno, ascensão orográfica ou linhas de instabilidade. Várias células podem se organizar e avançar, propiciando a formação de granizo e a geração de tornados.

Carta sinótica e ferramentas da internet para a compreensão da dinâmica da atmosfera

O termo sinótico tem origem grega – ynoptikos - que significa obter uma visão geral de um local. Para a meteorologia, esse termo é utilizado para nomear as cartas elaboradas visando a observar fenômenos que possuem grande variação espaço-temporal, como o tempo atmosférico.

Para fazer uma previsão do tempo, precisamos de dados atuais da área de interesse. A Profa. Ynoue, mostra que os centros operacionais de análise e previsão de tempo fazem diariamente um diagnóstico da atmosfera denominada “Análise Sinótica”. Nessa análise, são utilizados dados coletados a partir de diversas fontes, como estações meteorológicas, satélites, modelos numéricos, entre outros. São produzidos mapas como análise sinótica do campo de pressão reduzida ao nível médio do mar (ou análise de superfície) além de vários outros mapas com diferentes variáveis e para diferentes níveis na atmosfera.

Na análise da imagem (Figura 3) observamos as linhas que unem a mesma pressão, denominadas de isóbaras. Podemos identificar o centro de alta pressão assinalado pela flecha no Atlântico Sul, onde as isóbaras decrescem a partir do centro. Nota-se, também, a ZCIT (Zona de Convergência Intertropical – laranja) em uma faixa quase horizontal bem no topo superior da figura.

Observa-se na carta sinótica de parte da América do Sul, Fgura 4, um centro de baixa pressão atmosférica no Atlântico Sul.

Na Figura 5, vemos uns traços amarelos mais grossos, não-contínuos. Eles representam uma área que os meteorologistas chamam de cavado. É uma área de baixa pressão atmosférica mais “alongada” (ela não é fechadinha como o centro de baixa pressão indicado pela letra B). Essas áreas normalmente estão associadas com mudanças no tempo e com formação de nebulosidade e chuva. Normalmente, quando tem cavado, ele é indicado nos mapas sinóticos, porque está associado com mudança no tempo. Observamos, também, a legenda da frente fria em azul, da frente quente em vermelho e da frente oclusa. A frente oclusa é uma zona de transição onde uma frente fria movendo-se mais depressa ultrapassa a frente quente, fazendo elevar-se todo o ar quente, conforme mostra a Figura 6.

No aplicativo Windy encontramos uma grande ferramenta meteorológica para previsões do tempo. Trata-se de um aplicativo amplamente utilizado por pilotos profissionais, esportistas da vela, paraquedistas, profissionais da pesca, por equipes de resgate e professores.