climatologia 3

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<p>CLIMATOLOGIA</p><p>Cristina Marin Ribeiro Gonçalves</p><p>Bases dinâmicas da</p><p>circulação atmosférica</p><p>Objetivos de aprendizagem</p><p>Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados:</p><p> Caracterizar as circulações atmosféricas e a dinâmica das forças</p><p>subjacentes.</p><p> Descrever os padrões de circulação atmosférica.</p><p> Analisar as bases dinâmicas da circulação atmosférica em escalas</p><p>geográficas.</p><p>Introdução</p><p>A atmosfera está em constante movimento, e isso influencia outros sis-</p><p>temas, como o ciclo da água, tipos de chuvas, bem como cinturões de</p><p>ventos e massas de ar globais que são constantes, conforme as latitu-</p><p>des que circundam a Terra. A dinâmica atmosférica é influenciada por</p><p>diversas forças, como a gravitacional, a força de gradiente de pressão, a</p><p>força de Coriolis e a força de fricção, que influenciam nos seus padrões</p><p>e características. Isso, por sua vez, gera grande impacto sobre os climas,</p><p>implicando em toda uma gama de complexidades econômicas.</p><p>Neste capítulo, vamos conhecer as causas da circulação atmosférica</p><p>e a dinâmica de suas forças subjacentes, os padrões globais que isso</p><p>acarreta e suas consequências em termos de distribuição geográfica.</p><p>A circulação atmosférica</p><p>Quando nos referimos à circulação atmosférica, estamos falando da dinâmica</p><p>que coordena a variação e dispersão das grandes massas de ar no globo ter-</p><p>restre. Para determinar a velocidade e a direção dos ventos, são necessárias</p><p>quatro forças: força gravitacional, força de gradiente de pressão, força de</p><p>Coriolis e força de fricção.</p><p>A força gravitacional do nosso planeta exerce uma pressão quase uni-</p><p>forme sobre toda a atmosfera da Terra, gerando uma compressão da coluna</p><p>atmosférica, com a densidade decrescendo com o aumento da altitude. Esta</p><p>força é oposta à força centrífuga que existe na superfície terrestre, produzida</p><p>a partir do movimento de rotação. Sem a força da gravidade, não existiria a</p><p>atmosfera e, por conseguinte, não existiria pressão atmosférica.</p><p>O fator da força de gradiente de pressão tem componentes horizontais</p><p>(ocasionados pela diferença de pressão atmosférica) e verticais (movimento</p><p>do ar, divergente ou convergente); porém, o componente vertical está par-</p><p>cialmente em equilíbrio com a força da gravidade. As diferenças horizontais</p><p>provêm das diferenças no aquecimento térmico. As áreas de baixa e alta</p><p>pressão existem em nossa atmosfera porque a superfície terrestre é desigual-</p><p>mente aquecida, conforme a latitude, ou ainda por barreiras físicas como</p><p>uma cadeia de montanhas, pela altitude. De acordo com Barry e Chorley</p><p>(2013), o gradiente de pressão horizontal serve como uma força motriz</p><p>que faz o ar se mover de áreas de alta pressão para áreas onde a pressão é</p><p>menor, embora outras forças impeçam o ar de atravessar as isóbaras (linhas</p><p>de mesma pressão).</p><p>Assim, a pressão atmosférica é essencial para entender o vento. Ela é o</p><p>peso da atmosfera expresso como força por unidade de área. As moléculas</p><p>que formam o ar criam a pressão atmosférica por meio de seu movimento, e</p><p>essa pressão é exercida sobre todas as superfícies em contato com o ar. Tanto</p><p>a densidade quanto a pressão diminuem com a altitude. A baixa densidade</p><p>significa que as moléculas estão distantes umas das outras, tornando as</p><p>colisões entre elas mais raras, reduzindo assim a pressão. O teor de vapor</p><p>d´água no ar também afeta sua densidade, pois o ar úmido é mais leve, já</p><p>que o peso molecular da água é inferior ao das moléculas de ar seco. Sendo</p><p>assim, o ar úmido exerce menos pressão atmosférica do que o ar seco.</p><p>O resultado sobre a superfície é que o ar quente e úmido está associado</p><p>à pressão baixa e o ar frio e seco, à pressão alta (CHRISTOPHERSON;</p><p>BIRKELAND, 2017).</p><p>Também denominada de força defletora rotacional da Terra, a força de</p><p>Coriolis advém da circunstância de que o movimento de massas sobre a</p><p>superfície de nosso planeta é referenciado por um sistema de coordenadas</p><p>móveis da rede de longitude e latitude que “giram” com a Terra (BARRY;</p><p>CHORLEY, 2013).</p><p>Bases dinâmicas da circulação atmosférica2</p><p>A Figura 1 ilustra o efeito da força de Coriolis, agindo sobre uma determi-</p><p>nada massa que se dirige para fora a partir do centro de um disco giratório.</p><p>Esse corpo segue um caminho reto em relação a uma base de referência fixa.</p><p>Com relação às coordenadas que giram com o disco, como seus pontos de</p><p>referência, o corpo anda para a direita a partir de seu ponto inicial.</p><p>Figura 1. Força de Coriolis.</p><p>Fonte: Barry e Chorley (2013, p. 144).</p><p>Caminho</p><p>relativo à</p><p>referência fixa</p><p>Caminho</p><p>relativo</p><p>ao disco</p><p>em rotação</p><p>Sentido</p><p>de rotação</p><p>Já a Figura 2 mostra um caso em que o movimento não se dá a partir do</p><p>centro do disco giratório, e o objeto possui um movimento inicial em relação</p><p>à sua distância até o eixo de rotação. Esse movimento também apresenta uma</p><p>força centrífuga, dirigida para fora. No caso do nosso planeta em rotação,</p><p>existe uma deflexão de corpos em movimento para a esquerda no Hemisfério</p><p>Sul e para a direita no Hemisfério Norte, vista por observadores da Terra.</p><p>3Bases dinâmicas da circulação atmosférica</p><p>Figura 2. Força de Coriolis.</p><p>Fonte: Barry e Chorley (2013, p. 145).</p><p>(a) (b)</p><p>X X</p><p>Caminho</p><p>observado</p><p>da bola</p><p>X</p><p>P</p><p>Q</p><p>Homem vê objeto P</p><p>P´</p><p>Sentido</p><p>da rotação</p><p>Outro componente vertical da rotação sobre um eixo é produzido pela</p><p>rotação da Terra, sendo máxima no equador e zero nos polos. Isso causa uma</p><p>deflexão vertical para cima em ventos de oeste/leste. Este efeito não tem im-</p><p>portância definitiva devido ao equilíbrio hidrostático quando está em repouso,</p><p>ou seja, quando a velocidade de escoamento não muda ao longo do tempo.</p><p>A força de fricção carrega o vento enquanto ele se movimenta sobre a</p><p>superfície terrestre, mas decresce com a altura acima da superfície. Sem a</p><p>fricção, os ventos superficiais apenas se movimentariam em linhas paralelas</p><p>às isóbaras e a grandes velocidades. Os ventos do ar superior não são afetados</p><p>pelo efeito da fricção superficial, pois estendem-se até uma altura de cerca de</p><p>500 metros. Podemos dizer que as superfícies mais rugosas produzem mais</p><p>fricção (CHRISTOPHERSON; BIRKELAND, 2017).</p><p>Então, de maneira genérica, os ventos são produzidos a partir das dife-</p><p>renças de pressão do ar entre um local e outro, além de serem influenciados</p><p>pelas: força de gradiente de pressão, força de Coriolis, maritimidade e força</p><p>de fricção, conforme a Figura 3.</p><p>Bases dinâmicas da circulação atmosférica4</p><p>Figura 3. As três forças físicas que produzem os ventos.</p><p>Fonte: Christopherson e Birkeland (2017, p. 141).</p><p>No Hemisfério Norte, os ventos superficiais se movimentam em uma</p><p>área de alta pressão em direção horária, formando o anticiclone, e entram em</p><p>uma área de baixa pressão em direção anti-horária, formando um anticiclone.</p><p>No Hemisfério Sul, esses padrões de circulação são invertidos, com ventos</p><p>soprando em direção anti-horária para fora de células anticiclônicas de alta</p><p>pressão e em direção horária para dentro das células ciclônicas de baixa pressão</p><p>(CHRISTOPHERSON; BIRKELAND, 2017).</p><p>A Figura 4 ilustra a movimentação eólica nos Estados Unidos, ou seja, no</p><p>Hemisfério Norte. Assim, por padrão, os ventos superficiais se deslocam em</p><p>5Bases dinâmicas da circulação atmosférica</p><p>espiral no sentido horário da área de alta pressão em direção à baixa pressão,</p><p>onde entram em espiral no sentido anti-horário.</p><p>Figura 4. Células e alta e baixa pressão e o movimento do ar associado.</p><p>Fonte: Christopherson e Birkeland (2017, p. 142).</p><p>Padrões de circulação atmosférica</p><p>A circulação atmosférica é classifi cada em três níveis: circulação primária,</p><p>circulação secundária e circulação terciária. A circulação primária compõe</p><p>a circulação global geral, ligada à distribuição de precipitação, assim como a</p><p>distribuição em cadeias de montanhas e planaltos. A secundária consiste em</p><p>sistemas de alta e baixa pressão migratórios, que alteram padrões meteoroló-</p><p>gicos sobre as regiões pelas quais passam. Por fi m, a terciária inclui os ventos</p><p>locais e padrões de ventos meteorológicos.</p><p>Como mostra a Figura 5, as células de alta pressão subtropicais estão</p><p>situadas a 20° e 30° de latitude. Elas parecem ser chave para os principais</p><p>cinturões de vento do mundo. No Hemisfério Norte, os gradientes de pressão</p><p>ao redor destas células são mais fortes entre outubro e abril, o que corresponde</p><p>ao seu inverno. Em termos de pressão real, porém, as células oceânicas têm</p><p>sua pressão mais elevada no verão, e o cinturão é contrabalanceado em níveis</p><p>inferiores por baixas pressões térmicas sobre os continentes. Sua intensidade</p><p>e persistência claramente as identificam como fator dominante que controla</p><p>a posição e as atividades dos ventos alísios e de oeste (BARRY; CHORLEY,</p><p>2013).</p><p>Bases dinâmicas da circulação atmosférica6</p><p>Figura 5. Zonas de ventos globais.</p><p>Fonte: Barry e Chorley (2013, p. 175).</p><p>Como podemos observar no Quadro 1, as áreas de altas pressões subtro-</p><p>picais e baixas subpolares são oriundas de fatores dinâmicos, como gradiente</p><p>de pressão, que ocasionam o deslocamento do ar. Já a baixa equatorial e a</p><p>alta polar são originadas por fatores térmicos (de temperatura), em que o ar</p><p>morno e úmido da região equatorial está associado à pressão baixa, e o ar frio</p><p>e denso das regiões polares está associado à pressão alta.</p><p>7Bases dinâmicas da circulação atmosférica</p><p>Fonte: Adaptado de Christopherson e Birkeland (2017).</p><p>Nome Causa Localização</p><p>Temperatura/</p><p>Umidade do ar</p><p>Alta polar Térmica 90° N, 90° S Frio/seco</p><p>Baixa subpolar Dinâmica 60° N, 60° S Fresco/úmido</p><p>Alta subtropical Dinâmica 20°–35° N,</p><p>20°–35° S</p><p>Quente/seco</p><p>Baixa equatorial Térmica 10° N a 10° S Morno/úmido</p><p>Quadro 1. Campos de pressão hemisféricos</p><p>As áreas de baixa e alta pressão da circulação primária de nosso planeta</p><p>aparecem como células ou cinturões desiguais de pressão, interrompidas pelos</p><p>continentes. Entre essas áreas, sopram os ventos primários. As altas e baixas</p><p>da circulação secundária surgem dentro dessas áreas de pressão primária,</p><p>com muitas variações de tamanho de algumas centenas a alguns milhares</p><p>de quilômetros de altura. Os sistemas secundários migram sazonalmente,</p><p>ocasionando alterações nos padrões meteorológicos sobre as regiões pelas</p><p>quais passam (CHRISTOPHERSON; BIRKELAND, 2017).</p><p>Os ventos regionais são integrantes da circulação atmosférica secundária.</p><p>Ocorrem nos trópicos sobre o sudeste asiático, Austrália setentrional e África</p><p>equatorial; além disso, um fluxo regional menor acontece no Arizona, nos</p><p>Estados Unidos. Este sistema eólico sazonal é denominado monção (da palavra</p><p>árabe “malsim”, ou estação), e envolve um ciclo anual de precipitação que</p><p>retorna com o Sol veranil, como ilustrado pela Figura 6, que traz o exemplo</p><p>das monções asiáticas.</p><p>Bases dinâmicas da circulação atmosférica8</p><p>Figura 6. Monções asiáticas.</p><p>Fonte: Christopherson e Birkeland (2017, p. 151).</p><p>Como mostra a figura, o desigual aquecimento entre o Oceano Índico e a</p><p>massa de terra desencadeia as monções do Sul e Leste da Ásia. A migração</p><p>anual da Zona de Convergência Intertropical (ZCIT) influencia este processo,</p><p>que leva o ar carregado de umidade para o norte durante o verão do Hemisfério</p><p>Norte e para o sul durante o verão do Hemisfério Sul. Quando o ar chega à</p><p>Índia, está carregado de umidade, condensando-se e provocando as chuvas de</p><p>junho a setembro, como se pode ver no gráfico de precipitação na Figura 6.</p><p>Os ventos locais pertencem à categoria terciária da circulação atmosférica.</p><p>Temos como exemplos de ventos locais:</p><p> Brisas terra–mar: ventos gerados na maioria dos litorais, onde surgem a</p><p>partir das diferenças características de aquecimento entre as superfícies</p><p>de terra e água.</p><p> Brisas montanha–vale: resultam respectivamente do rápido resfriamento</p><p>do ar nas montanhas à noite e da elevação acentuada do calor durante</p><p>o dia, conforme ilustrado na Figura 7.</p><p>9Bases dinâmicas da circulação atmosférica</p><p>Figura 7. Brisas montanha–vale.</p><p>Fonte: Christopherson e Birkeland (2017, p. 153).</p><p>A diferença de temperatura entre a terra e a água é explicada por suas</p><p>respectivas capacidades de absorção de calor. Ao contrário da terra, a água é</p><p>aquecida lentamente, bem como o ar que se encontra sobre as massas líquidas</p><p>(mares e oceanos). Assim, o calor bate e penetra, não refletindo, o que ameniza</p><p>a temperatura do ar, fazendo os ventos se movimentarem das massas líquidas</p><p>– mais frias — para o continente, devido à diferença de pressão. Esse processo</p><p>caracteriza o que chamamos de maritimidade. Já o ar que se situa sobre as</p><p>massas sólidas (continente) e distante das massas líquidas acaba sendo aque-</p><p>cido rapidamente, caracterizando o fenômeno denominado continentalidade.</p><p>Bases dinâmicas da circulação atmosférica10</p><p>As bases dinâmicas da circulação atmosférica</p><p>A circulação atmosférica em nosso planeta apresenta uma dinâmina de movi-</p><p>mentação das massas de ar, sempre de zonas de altas pressões (frio) para zonas</p><p>de médias latitudes, e destas para as regiões equatoriais. Esse processo, como</p><p>consequencia, determina os padrões de massas de ar, correntes marítimas,</p><p>frente frias e precipitação.</p><p>Um componente importante da circulação geral da atmosfera é a circu-</p><p>lação na troposfera média e superior, pois os padrões no fluxo da atmosfera</p><p>superior são importantes para sustentar a circulação ciclônica (baixa pressão)</p><p>e anticiclônica (alta pressão) na superfície. Observe a Figura 8.</p><p>Figura 8. Circulação atmosférica.</p><p>Fonte: Christopherson e Birkeland (2017, p. 146).</p><p>11Bases dinâmicas da circulação atmosférica</p><p>Conforme Christopherson e Birkeland (2017), nos Hemisférios Norte e Sul</p><p>este modelo traz zonas de ar instável e ascendente (baixas pressões — calor)</p><p>e ar estável e descendente (altas pressões — frio), que dividem a troposfera</p><p>em células de circulação simétricas em ambos os lados do equador.</p><p>São características das principais regiões de pressão e seus ventos asso-</p><p>ciados, ilustrados na Figura 8:</p><p> Ventos de oeste: são os dominantes que sopram das regiões subtropicais</p><p>rumo às latitudes mais altas. São ventos mais intensos no verão e mais</p><p>fortes no inverno, ocorrendo nos dois hemisférios.</p><p> ZCIT ou baixa equatorial (morno e chuvoso): devido à intensa ra-</p><p>diação solar diária, tem disponível uma grande quantidade de energia</p><p>durante o ano todo. Isso cria um ar mais leve, menos denso, úmido e</p><p>carregado de calor latente. Nesta zona, a precipitação é intensa, onde</p><p>frequentemente as nuvens alcançam a tropopausa, com intensidade e</p><p>forças estrondosas.</p><p> Vento alísios: chamados em inglês de trade winds, são ventos que</p><p>convergem na baixa equatorial. Os alísios de sudeste sopram no Hemis-</p><p>fério Sul, enquanto os alísios de nordeste sopram no Hemisfério Norte.</p><p> Células de Hadley: são células de circulação em cada hemisfério.</p><p>Recebem esse nome em homenagem ao cientista que, no século XVIII,</p><p>descreveu os ventos alísios.</p><p> Baixas subpolares (fresco e úmido): células de baixa pressão sobre o</p><p>oceano, predominantes no inverno e mais fracas ou inexistentes no verão,</p><p>quando os sistemas de alta pressão se fortalecem nas áreas subtropicais.</p><p> Frentes polares: formadas a partir do contraste entre o ar frio de</p><p>latitudes mais altas e o ar das latitudes mais baixas. Circundam nosso</p><p>planeta e concentram-se principalmente nessas áreas de baixa pressão.</p><p> Altas polares (frio e seco): são células de pressão fracas, pois a massa</p><p>polar é pequena, recebendo pouca energia do Sol para se movimentar.</p><p> Altas subtropicais (quente e seco): localizam-se em uma ampla zona de</p><p>alta pressão com ar quente e seco. Trazem céus limpos, frequentemente</p><p>sem nuvens, sobre, por exemplo, o Deserto da Arábia e o Saara. Nessas</p><p>zonas, o ar é mais seco, pois chuvas muito intensas na zona equatorial</p><p>absorvem a umidade. Essas áreas de alta pressão podem aumentar a</p><p>mudança climática sobre climas regionais e ciclones tropicais.</p><p>Bases dinâmicas da circulação atmosférica12</p><p>A expressão trade winds, que significa literalmente “ventos de comércio”, teve origem</p><p>no período em que os navios à vela transportavam</p><p>mercadorias entre os continentes e</p><p>aproveitavam esses que são os ventos mais constantes e uniformes de nosso planeta.</p><p>Em se tratando das chuvas, conforme mostrado na Figura 9, as áreas desta-</p><p>cadas em verde, amarelo e laranja são as de maior precipitação. São zonas de</p><p>baixa pressão e ar úmido, ascendentes. Já as áreas de menor precipitação, que</p><p>estão em branco, são zonas de alta pressão, onde o ar desce e seca. Também</p><p>podemos observar a faixa de chuvas fortes junto à ZCIT, e como as áreas secas</p><p>e úmidas variam sazonalmente (CHRISTOPHERSON; BIRKELAND, 2017).</p><p>Figura 9. Padrões de precipitação e circulação atmosférica.</p><p>Fonte: Adaptado de Christopherson e Birkeland (2017).</p><p>13Bases dinâmicas da circulação atmosférica</p><p>A circulação atmosférica também dispersa uma séries de poluentes do</p><p>ar por todo nosso planeta, fazendo-os chegar bem distante do seu ponto de</p><p>origem. Isso caracteriza uma questão de extrema importância no que diz</p><p>respeito à atuação e aos limites da propagação de poluição, que afeta não</p><p>apenas o meio ambiente como também a saúde dos seres humanos, seja por</p><p>meio da contaminação por gases, líquidos em suspensão ou partículas sólidas.</p><p>De acordo com Strahler e Strahler (1994), para manter sua qualidade, o meio</p><p>físico da humanidade depende tanto dos movimentos gerados na atmosfera</p><p>quanto do fluxo de energia por radiação. Esses movimentos geram todos os</p><p>fenômenos atmosféricos importantes para os mais diversos processos vitais</p><p>aos seres vivos.</p><p>BARRY, R. G.; CHORLEY, R. J. Atmosfera, tempo e clima. 9. ed. Porto Alegre: Bookman, 2013.</p><p>CHRISTOPHERSON, R. W.; BIRKELAND, G. H. Geossistemas: uma introdução a geografia</p><p>física. 9. ed. Porto Alegre: Bookman, 2017</p><p>STRAHLER, A. N.; STRAHLER, A. H. Geografia física. 3. ed. Barcelona: Ediciones Omega,</p><p>1994.</p><p>Leituras recomendadas</p><p>FERREIRA, C. C. Adversidades climáticas geradoras de eventos de inundação. Apresentação.</p><p>Brasília, DF: INPE, [20--]. Disponível em: http://www3.inpe.br/crs/crectealc/pdf/camila.</p><p>pdf. Acesso em: 17 jun. 2019.</p><p>MONTEIRO, C. A. F. Cadernos geográficos. Florianópolis: Imprensa Universitária, 1999. Dis-</p><p>ponível em: http://cadernosgeograficos.ufsc.br/files/2016/02/caderno-geografico-01.</p><p>pdf. Acesso em: 17 jun. 2019.</p><p>VIANELLO, R. L.; ALVEZ, A. R. Meteorologia básica e aplicações. Viçosa: UFV, 2006.</p><p>Bases dinâmicas da circulação atmosférica14</p>