Ventos circulam à volta do globo devido à rotação da terra e à energia do sol.
Por que é que me importo? A direcção geral dos ventos varia à volta do globo, dependendo de factores como a latitude e a proximidade dos oceanos. A direcção do vento a vários níveis na atmosfera determina o clima local e orienta-se em torno dos sistemas climáticos e do tempo severo.
Já deveria estar familiarizado com este: Gradiente de temperatura, O que impulsiona o tempo, Estabilidade, Massas de ar, Convergência e Divergência, Inclinação e Latitude, Efeito Coriolis, Calor Latente e Sensível
A circulação do vento na atmosfera é impulsionada pela rotação da terra e pela energia que chega do sol. O vento circula em cada hemisfério em três células distintas que ajudam a transportar a energia e o calor do equador para os pólos. Os ventos são impulsionados pela energia do sol à superfície à medida que o ar quente sobe e o ar mais frio se afunda.
Figure A. Hadley Cell circulation.
A célula de circulação mais próxima do equador é chamada de célula Hadley. Os ventos são leves no equador devido aos fracos gradientes horizontais de pressão ali localizados. As condições de superfície quente resultam em baixa pressão local. O ar quente sobe no equador produzindo nuvens e causando instabilidade na atmosfera. Esta instabilidade causa o desenvolvimento de trovoadas e a libertação de grandes quantidades de calor latente. O calor latente é apenas energia libertada pelas tempestades devido a mudanças de vapor de água para gotículas de água líquida à medida que o vapor condensa nas nuvens, fazendo com que o ar circundante se torne mais quente e húmido, o que essencialmente fornece a energia para conduzir a célula Hadley.
A célula Hadley engloba latitudes desde o equador até cerca de 30°. A esta latitude, a alta pressão superficial faz com que o ar perto do solo se desvie. Isto força o ar a descer do alto para “encher” o ar que se afasta da alta pressão superficial. O ar que flui para norte a partir do equador no alto da atmosfera é quente e húmido em comparação com o ar que se aproxima dos pólos. Isto causa um forte gradiente de temperatura entre as duas massas de ar diferentes e resulta num fluxo de jacto. Nas latitudes de 30°, este jacto é conhecido como o jacto subtropical que flui de oeste para leste tanto no Hemisfério Norte como no Hemisfério Sul. Os céus limpos prevalecem geralmente em toda a superfície de alta pressão, que é onde muitos dos desertos estão localizados no mundo.
Figure B. Direções Gerais do Vento. (Imagem da NASA).
A partir de 30° de latitude, parte do ar que se afunda à superfície regressa ao equador para completar a Célula Hadley. Isto produz os ventos alísios do nordeste no Hemisfério Norte e os alísios do sudeste no Hemisfério Sul. A força de Coriolis tem impacto na direcção do fluxo do vento. No Hemisfério Norte, a força de Coriolis vira os ventos para a direita. No Hemisfério Sul, a força de Coriolis vira os ventos para a esquerda.
De uma latitude de 30° a 60° de latitude, uma nova célula assume o comando conhecido como a Célula Ferrel. Esta célula produz ventos predominantes de oeste na superfície, dentro destas latitudes. Isto porque parte do ar a afundar-se a 30° de latitude continua a viajar para norte em direcção aos pólos e a força de Coriolis dobra-o para a direita (no Hemisfério Norte). Este ar ainda é quente e a cerca de 60° de latitude aproxima-se do ar frio que desce dos pólos. Com as massas de ar convergentes à superfície, a baixa pressão superficial a 60° de latitude faz com que o ar suba e forme nuvens. Parte do ar quente ascendente regressa a 30° de latitude para completar a célula Ferrel.
As duas massas de ar a 60° de latitude não se misturam bem e formam a frente polar que separa o ar quente do ar frio. Assim, a frente polar é a fronteira entre as massas de ar tropical quente e o ar polar mais frio que se move a partir do norte. (A utilização da palavra “frente” é da terminologia militar; é onde os exércitos opostos se chocam em batalha). A corrente do jacto polar no alto está localizada acima da frente polar e flui geralmente de oeste para leste. O jacto polar é mais forte no Inverno, devido aos maiores contrastes de temperatura do que durante o Verão. As ondas ao longo desta frente podem puxar o limite norte ou sul, resultando em frentes locais quentes e frias que afectam o clima em determinados locais.
Acima de 60° de latitude, a célula polar circula a frio, em direcção ao equador de ar polar. O ar dos pólos sobe a 60° de latitude onde a célula polar e a célula Ferrel se encontram, e parte deste ar regressa aos pólos completando a célula polar. Porque o vento passa de alta para baixa pressão e tendo em conta os efeitos da força de Coriolis, os ventos acima de 60° de latitude são predominantes a leste.
Circulação do Andarilho
Figure C. Circulação do Andarilho.
Em contraste com as circulações Hadley, Ferrel e polar que correm ao longo das linhas norte-sul, a circulação Walker é uma circulação este-oeste. Sobre o Oceano Pacífico oriental, a alta pressão superficial ao largo da costa ocidental da América do Sul aumenta a força dos ventos alísios de leste, encontrados perto do equador. Os ventos sopram longe da alta pressão em direcção a uma pressão mais baixa perto da Indonésia. O afloramento, a subida de água mais fria do oceano profundo para a superfície, ocorre no Pacífico oriental ao longo da América do Sul, perto do Equador e do Peru. Esta água fria é especialmente rica em nutrientes e está povoada com uma abundância de grandes populações de peixes. Pelo contrário, a água no Pacífico ocidental, perto da Indonésia, é relativamente quente. O ar sobre a Indonésia sobe devido à baixa pressão superficial ali localizada e forma nuvens. Isto faz com que, ao longo do ano, caia uma forte precipitação sobre o Pacífico tropical ocidental. O ar circula então para trás em direcção à região acima da superfície de alta pressão perto do Equador, o que se torna a circulação Walker. O ar afunda-se nesta superfície de alta pressão e é captado pelos fortes ventos alísios para continuar o ciclo.
Figure D. El Nino.
Em algumas ocasiões, a circulação dos Walker e os ventos alísios enfraquecem, permitindo que a água mais quente “deslize para trás” em direcção ao Pacífico tropical oriental perto da América do Sul. Pode-se pensar nisto como soprar uma ventoinha sobre uma banheira cheia de água. Se a ventoinha soprar com firmeza, a água no lado mais afastado da ventoinha tenderá a empilhar-se para cima a favor do vento. Se de repente abrandar a ventoinha, parte da água que foi construída voltará a subir em direcção à ventoinha. A água mais quente cobrirá as áreas de afloramento, cortando o fluxo de nutrientes para os peixes e animais que vivem no Leste do Oceano Pacífico. Este aquecimento do Leste do Oceano Pacífico é conhecido como El Niño. A água mais quente servirá também como fonte de ar quente e húmido que pode ajudar no desenvolvimento de fortes trovoadas sobre a massa de água quente.
Como é que isto se relaciona com a agricultura?
Alterações na célula de Hadley e circulação de Walker podem resultar em variações climáticas dramáticas para muitas regiões. Num Inverno El Niño, por exemplo, a presença da água quente no Pacífico oriental altera a posição do jacto subtropical, levando a fortes chuvas na Florida e no sul da Geórgia. Pode saber mais sobre como o El Niño e o seu oposto, La Niña, afecta o clima no Sudeste em www.agroclimate.org, o que lhe permite olhar para as diferenças climáticas em anos diferentes, dependendo da fase do El Niño.
Num clima de aquecimento, a célula Hadley poderia aumentar em comprimento e alterar o clima das regiões em torno dos 30°. Por exemplo, muitos desertos no hemisfério norte estão localizados em torno dos 30° de latitude, e se a célula de Hadley aumentasse em comprimento, isso poderia causar condições secas para se deslocar para norte de 30°. Em última análise, isto iria alterar os padrões de precipitação de muitas regiões, incluindo o Sudeste.
Quer saber mais?
Correntes Jet, El Niño, La Niña, Riscos Meteorológicos Graves
Atividades para acompanhar a informação acima:
Atividade: Processos Atmosféricos-Convecção (Ligação à actividade original).
Instruções de Instalação do Professor
Actividade do Estudante: documento pdf – documento word
Descrição: Esta actividade mostra como as correntes se movem através da água utilizando corantes alimentares e água quente e fria. Isto simula como o ar pode agir como um fluido. Os alunos compreenderão completamente o processo de convecção e como o calor é transferido através deste processo.
Relações a tópicos: Convecção, Circulação Geral da Atmosfera, Circulação Oceânica
Atividade: Energia Renovável: Vento (versão pdf da actividade original.)
Descrição: Esta actividade centra-se na relação entre pressão barométrica, velocidade do vento e direcção do vento. Os estudantes utilizarão estes parâmetros para analisar mapas de superfície dos Estados Unidos e formar uma relação com os padrões que aparecerão no mapa.
Relações a tópicos: Pressão, O que impulsiona o tempo, Efeito Coriolis, Circulação Geral da Atmosfera