Unidade 7 Fenômenos Atmosféricos. Profª Drª Fabrina Bolzan Martins

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1 Unidade 7 Fenômenos Atmosféricos Profª Drª Fabrina Bolzan Martins

2 Massas de ar Frentes Tempestades severas

3 1. O que é uma Massa de ar? Corpo de ar dentro da atmosfera global caracterizado por uma grande extensão horizontal homogênea ou uniforme Porções de ar atmosférico que possuem razoável homogeneidade horizontal na distribuição das propriedades termodinâmicas Homogeneidade em relação a temperatura do ar e umidade (conteúdo de vapor d água) Qual o tamanho de uma massa de ar? Horizontalmente: centenas ou milhares de Km²; Verticalmente: milhares de metros

4 Por que se analisa uma massa de ar? Determinar condições de tempo dentro delas Direção dos deslocamentos das massas de ar Mudanças que sofrem durante os deslocamentos

5 Propriedades e características de uma massa de ar PROPRIEDADES CARACTERÍSTICAS Temperatura Umidade Profundidade ou Espessura Estabilidade Quente Fria Seca Úmida Rasa Profunda Estável Instável As propriedades e as características de uma massa de ar são dadas pelas regiões-fonte. Regiões-fonte são áreas de origem (posição geográfica) das massas de ar, as quais conferem suas características termodinâmicas

6 Regiões-fonte (posição geográfica): Massas de ar por: Região-fonte Tipo de superfície Equatorial (E) Tropical (T) Polar Ártica (P) ou Antártica (P) Marítima (m) Continental (c) Tipo de superfície também confere características as massas de ar: Continental (c): origem sobre os continentes (seca) Marítima: (m): origem sobre os oceanos (úmidas)

7 Regiões-fonte (posição geográfica): Massa Equatorial (E): massa de ar quente proveniente da região equatorial; Massa Tropical (T): massa de ar quente com origem nas latitudes baixas Massa polar (P): massa de ar frio proveniente da região polar NOTA: A temperatura e a umidade, características da massa de ar, são determinadas pela natureza da superfície situada abaixo dela

8 Massa Antártica (Ártica) Continental (Ac) Fria, seca, estável, rasa, visibilidade (20-50km) Massa Polar Marítima (Pm) Fria, úmida, instável, profunda, visibilidade (10-20km) Massa Polar Continental (Pc) Fria, seca, estável, rasa, visibilidade (4-10km) Massa Tropical Marítima (Tm) Quente, úmida, instável, profunda, visibilidade (2-6km) Massa Tropical Continental (Tc) Quente, seca, instável, profunda, visibilidade (2-6km) Massa Equatorial Marítima (Em) Quente, úmida, instável, profunda, visibilidade baixa Massa Equatorial Continental (Ec) Quente, úmida, instável, profunda, visibilidade baixa

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10 O que origina as massas e provoca o seu deslocamento?

11 Massa de ar fria: Quando uma massa de ar se desloca sobre uma região mais quente que ela. O ar aquece-se por condução Massa de ar quente: Quando uma massa de ar se desloca sobre uma região mais fria que ela. O ar resfria-se por condução

12 Características de uma massa de ar frio: Origem: região polar; Destino: latitudes mais baixas (circulação geral da atmosfera); Pode ser: Ar marítimo frio passando sobre os continentes mais quentes Ar continental frio passando sobre o oceano com águas mais quentes

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14 Características de uma massa de ar frio: Presença de convecção e turbulência Nuvens tipo cumuliformes; Precipitação intensa e na forma de pancadas Boa visibilidade Características de uma massa de ar quente: Origem: região tropical; Destino: latitudes mais altas (circulação geral da atmosfera); Pode ser: Ar marítimo quente passando sobre os continentes mais frios Ar continental quente passando sobre o oceano com águas mais frias

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16 Características de uma massa de ar quente: Superfície vai resfriando o ar por baixo Ausência de movimentos verticais estratificação do ar; Nuvens estratiformes Precipitação, se houver, será de chuviscos; Nevoeiro frequente como resultado do resfriamento vertical

17 2. O que é uma Frente? É uma zona de transição, com elevados gradientes de temperatura e umidade, entre massas de ar, cujas características térmica e de quantidade de vapor d água são diferentes Encontro de duas massas de ar em movimento com características diferentes bruscas variações nas condições de tempo (T, U,V, P, etc...) Intersecção da superfície frontal com o nível da superfície (solo). Superfície frontal: superfície de separação entre as duas massas

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19 2. 1 Processo de formação de uma Frente FRONTOGÊNESE: Quando há um gradiente de temperatura entre as massas de ar 2. 2 Processo de dissipação de uma Frente FRONTÓLISE: Quando desaparece os contrastes (gradientes) de temperatura 2. 3 Tipos de Frentes Frente quente Frente Fria Frente estacionária Frente oclusa

20 FRENTE QUENTE: Frente ao longo da qual o ar quente (massa de ar quente) substitui o ar frio (massa de ar frio) Ar quente avança sobre a região que era ocupada pelo ar frio Superfície frontal Ar quente Frente Ar frio

21 CARACTERÍSTICAS DA FRENTE QUENTE (HS): Temperatura aumenta Ar quente é mais úmido Velocidade de deslocamento da frente quente é menor que a frente fria Presença de nuvens stratus e nimbocumulus Precipitação contínua Após a passagem da frente têm-se céu limpo e sem nuvens Representada por linhas vermelhas contínuas ou semi-círculos

22 FRENTE FRIA: Frente ao longo da qual o ar frio (massa de ar frio) substitui o ar quente (massa de ar quente) Ar frio avança em cunha sobre a região que era ocupada pelo ar quente Superfície frontal Ar frio Frente Ar quente

23 CARACTERÍSTICAS DA FRENTE FRIA (HS): Temperatura diminui Ar frio é mais seco Velocidade de deslocamento da frente fria é maior que a frente quente Presença de nuvens cumuliformes Precipitação intensa, aguaceiros, relâmpagos, trovões Após a passagem da frente e da chuva o tempo fica fresco Representada por linhas azuis contínuas ou triângulos

24 5N EQ 5S 10S 15S 20S 25S 30S 40S 45S 50S 55S

25 FRENTE ESTACIONÁRIA: É aquela em que o ar se move muito pouco ou não há nenhum deslocamento observado desde a sua última posição de registro sinótico Quando as duas massas de ar com características distintas não se deslocam (cessam o seu deslocamento)

26 FRENTE OCLUSA: São formadas pela fusão das frentes frias e quentes Ocorre devido ao rápido deslocamento da frente fria frente fria se desloca mais rapidamente e pode alcançar a frente quente!!! Pode ocorrer: Oclusão quente Oclusão fria Oclusão Representada pela cor roxa

27 OCLUSÃO QUENTE: Adiante da frente quente há ar mais frio que atrás da frente fria. A massa de ar quente espremida entre a frente fria em deslocamento rápido e o ar frio adiante da massa quente. Há junção da frente fria com a quente, sendo que a quente se infiltra por baixo

28 OCLUSÃO FRIA: O ar frio atrás da frente fria é mais frio que o ar frio atrás da frente quente. Por esta razão, a massa de ar quente é forçada a subir (levantada do solo). Ocorerrá precipitação em ambos os lados da frente oclusa

29 Fonte: INPE/CPTEC

30 Fonte: INPE/CPTEC

31 3.Tempestades severas 3.1. CONCEITO: São tempestades capazes de produzir granizo, ventos de rajadas intensos na superfície, enchentes, relâmpagos e tornados ( instabilidade)

32 3.Tempestades severas 3.2. FORMAÇÃO: Se formam quando o ar úmido é forçado a subir (ascender) em uma atmosfera instável. Convergência do ar quente e úmido com ascensão do ar quente (convecção) 3.3. CONDIÇÕES PARA FORMAÇÃO: Corrente ascendente (+ comum): origina instabilidade calor latente liberado pela condensação; Corrente descendente ou subsidente: ar vizinho a massa está mais frio e tende a descer, tornando a tempestade ainda mais ascendente; Fluxo externo: ventos de tempestade em linha direta, se originam do ar resfriado q desce acompanhando a chuva; Cisalhamento do vento: variação vertical do vento horizontal em direção e/ou intensidade.

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34 3.Tempestades severas 3.2. FORMAÇÃO: Se formam quando o ar úmido é forçado a subir (ascender) em uma atmosfera instável. Convergência do ar quente e úmido com ascensão do ar quente (convecção) CONDIÇÕES PARA FORMAÇÃO: Corrente ascendente (+ comum): origina instabilidade calor latente liberado pela condensação; Corrente descendente ou subsidente: ar vizinho a massa está mais frio e tende a descer, tornando a tempestade ainda mais ascendente; Fluxo externo: ventos de tempestade em linha direta, se originam do ar resfriado q desce acompanhando a chuva; Cisalhamento do vento: variação vertical do vento horizontal em direção e/ou intensidade.

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37 3.Tempestades severas RESUMO DA FORMAÇÃO: Ar quente e úmido, sob condições de instabilidade, na presença de forte cisalhamento vertical do vento; Corrente ascendente se move por cima da corrente descendente; Precipitação cai dentro da corrente descendente sem destruir a corrente ascendente; Corrente ascendente forte, mantém granizo até ficar grande. Caem Corrente ascendente forte, mantém granizo até ficar grande. Caem pela corrente descendente ou pela bigorna.

38 3.4. FASES DE UMA TEMPESTADE: A) Estágio I - Fase inicial: Predomina-se as correntes ascendentes, com o início da formação da nuvem, que pode chegar a 5 Km de altura; B) Estágio II Fase de maturação: Nuvem se desenvolve e ocorre condensação seguida de chuva de intensidade moderada à forte, geralmente; acompanhadas de trovoadas, granizo e rajadas de vento intensas.

39 3.4. FASES DE UMA TEMPESTADE: C) Estágio III - Fase de dissipação: A nuvem atinge o máximo desenvolvimento vertical (12 Km), formando uma bigorna na parte superior. Os ventos diminuem, a chuva torna-se de fraca intensidade;

40 3.5.ANATOMIA DAS TEMPESTADES SEVERAS: O que acontece no interior de uma tempestade severa?? RELÂMPAGO: É uma descarga de eletricidade, uma faísca gigante, que ocorre nas tempestades severas durante a fase madura (estágio II) Podem ocorrer: Dentro da nuvem (80%); De uma nuvem para outra; De uma nuvem para o solo (20%).

41 3.5.ANATOMIA DAS TEMPESTADES SEVERAS: Relâmpago pode aquecer o ar a uma temperatura de ºC (5 vezes a temperatura da superfície do sol) TROVÃO: Onda sonora estrondosa que se espalha em todas as direções a partir do relâmpago. Vemos o relâmpago imediatamente e só muito depois ouvimos o trovão!!! O que acontece quando vemos o relâmpago e não ouvimos o trovão?? Isso pode acontecer?? Na verdade há o trovão, mas a atmosfera refrange (recurva) e atenua as ondas sonoras, tornando o trovão inaudível.

42 O QUE CAUSA UM RELÂMPAGO??? Existem várias teorias, mas a mais provável é a eletrificação das nuvens!! O choque entre as gotas de água e granizo, levados pelos ventos ascendentes e descendentes, deixa estas partículas carregadas eletricamente (+ ou -). Quando o tempo está normal na atmosfera: Cargas negativas na superfície; Cargas positivas na atmosfera superior Nuvens: Parte superior carregada positivamente; No meio está carregada negativamente; Parte inferior é negativa e mistura as cargas.

43 O QUE CAUSA UM RELÂMPAGO??? Ar é um bom isolante, só que quando o campo elétrico se torna muito intenso a descarga acontece, vencendo a resistência do ar A diferença de potencial entre as nuvens e a superfície do solo, provoca a descarga elétrica

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45 3.Tempestades severas 3.6. FORMAS DE OBSERVAÇÃO DE UMA TEMPESTADE Radar meteorológico Controlador de descargas elétricas Fotos e observações diretas Imagens de satélite Estações meteorológicas (automáticas convencionais)

46 Tornados, trombas d água Ciclones, Furacões Linhas de instabilidade

47 TORNADOS

48 4. Tornados 4.1 CONCEITO: Ventos de rápida rotação (redemoinho) que sopram ao redor de uma pequena área de baixa pressão. É um pequeno redemoinho de vento, porém intenso, formado por um centro de baixa pressão. Sempre se estendem para baixo, a partir da base de uma nuvem convectiva ou uma tempestade severa. São tormentas rotacionais de pequeno diâmetro, considerado o mais violento fenômeno meteorológico

49 4. Tornados 4.1 CONCEITO: Vento de rápida rotação, formado por um centro de baixa pressão. Sempre começam como uma nuvem na forma de funil (lembra a tromba de um elefante) saindo de uma grande cumulunimbus (origem convectiva) pendendo em direção ao solo; A nuvem funil é chamada de tornado quando alcança o solo Nuvem funil

50 4. Tornados 4.2 CARACTERÍSTICAS: Diâmetro: m; Velocidade do vento > 500 km/h Se formam na dianteira de uma frente fria no HN; Guiados por ventos de sudoeste para noroeste Ocorre com alta incidência na primavera no HN (março à junho abril e maio Ocorre quando a atmosfera está instável; Ocorre + intensamente das 16 às 18 horas (+ instável)

51 4. Tornados 4.2 CARACTERÍSTICAS: Diâmetro: m; Velocidade do vento > 500 km/h Se formam na dianteira de uma frente fria no HN; Guiados por ventos de sudoeste para noroeste Ocorre com alta incidência na primavera no HN (março à junho abril e maio Ocorre quando a atmosfera está instável; Ocorre + intensamente das 16 às 18 horas (+ instável)

52 4. Tornados : Diâmetro: m; Velocidade do vento > 500 km/h Se formam na dianteira de uma frente fria no HN; Guiados por ventos de sudoeste para noroeste Ocorre com alta incidência na primavera no HN (março à junho abril e maio Ocorre quando a atmosfera está instável; Ocorre + intensamente das 16 às 18 horas (+ instável)

53 4. Tornados 4.3 ESCALA FUJITA: Escala que categoriza os tornados em função da velocidade do vento; Varia de F0 (mais fracos) até F5 (mais fortes); A maioria dos tornados são F0, F1 ou F2 Somente um F5 por ano A maioria das mortes são causadas pelo número de tornados fortes Ocorrem em muitos países, porém os EUA são os campeões em ocorrência de tornados (800 casos por ano) 1381 casos em 1992.

54 Número médio de tornados nos EUA em 25 anos

55 4. TORNADO E A TROMBA D ÁGUA??? 4.4 CONCEITO DE TROMBA D ÁGUA: É um pequeno redemoinho de vento, porém intenso, também formado por um centro de baixa pressão. Sempre se estendem para baixo, a partir da base de uma nuvem convectiva ou de uma tempestade severa. É um tornado que pende em direção ao oceano

56 4. TORNADO NÃO CONFUNDIR TORNADO COM MICRO-EXPLOSÕES!! 4.5 MICRO-EXPLOSÕES: Na micro-explosão o vento descendente se desprende da base da nuvem e atinge o solo com grande intensidade. Não há rotação do vento e sim uma única rajada de forma divergente

57 4. TORNADO 4.5 MICRO-EXPLOSÕES: As micro-explosões podem durar alguns segundos e até poucos minutos Não há rotação do vento e sim uma única rajada de forma divergente

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60 4. TORNADO 4.5 MICRO-EXPLOSÕES: As micro-explosões podem durar alguns segundos e até poucos minutos Não há rotação do vento e sim uma única rajada de forma divergente

61 4. TORNADO E TROMBAS D ÁGUA 4.6 CLASSIFICAM-SE COMO: Fracos => tem forma semelhante a uma linha, com velocidades do vento menores que 50m/s; Fortes => tem forma de funil associado à espiral ascendente, no qual os ventos tem intensidade entre 50 e 90 m/s; Violentos => são capazes de derrubar construções, atingindo velocidades acima de 90m/s. Apenas 2% dos tornados são desta categoria, felizmente!!! Encontrados frequentemente na região tropical, não sendo incomuns em latitudes médias. No Brasil => se tormentas no sul do país são ou não tornados, mas trombas d água já foram vistas e registradas no litoral brasileiro.

62 4. TORNADO Qual a diferença entre o tornado e o furacão??? Furacão => mede centenas de quilômetros de diâmetro e a sua formação ocorre sempre sobre as águas dos oceanos, pois é de lá que ele obtém a sua energia. Sua duração pode chegar a vários dias mas quando atinge a terra firme perde a sua força até dissipar-se. Tornados => são mais localizados (porém muito mais energéticos), apresentando um funil relativamente estreito, que raramente atinge diâmetros superiores a 1 km, e tem a duração aproximada de 20 minutos.

63 4. TORNADO Detectado pelo radar Doppler Detecta áreas de precipitação e a velocidade da precipitação Mede a velocidade na qual a precipitação está se aproximando ou se afastando da antena receptora Efeito Doppler; Identifica fenômenos severos: frente de rajada, micro-explosões e cisalhamento do vento.

64 5. CICLONES 5.1 CONCEITO: Fenômeno atmosférico que ocorre em áreas de baixa pressão que se formam próximas ao limite das massas de ar quente e fria, em aglomerados de temporais, em determinadas condições oceânicas e atmosféricas Áreas de baixa pressão: ZCIT e ZCET A ZCET é uma Fronteira natural de encontro de massas de ar Quentes dos trópicos (ventos de oeste) e Frias, dos pólos (ventos de leste) Na ZCET há convergência (baixa pressão): Ciclone extra-tropical

65 Zona de Convergência do Atlântico Sul Belo Horizonte 642,2 mm (296,3 mm) São Paulo 440,4 mm (238,7 mm) Rio de Janeiro 333,9 mm (114,1 mm)

66 5. CICLONES 5.2 BASE PARA O PROCESSO: Ar quente e úmido Instabilidade profunda Força de coriolis São necessárias essas 3 bases para transformar uma simples convergência em um sistema de circulação fechada Aonde ocorrem essas condições?? Só ocorrem sobre o oceano e nas proximidades da ZCIT, e naturalmente fora do equador, pois nessa região a força de coriolis é nula. CICLONE é um fenômeno naturalmente marítimo e sua região fonte está situada à 5 20º N e S CICLONES TROPICAIS

67 Áreas de baixa pressão que se formam próximas ao limite de massas de ar quentes e frias.

68 5. CICLONES 5.3 FATORES PARA OCORRÊNCIA : Temperatura da água no mínimo 26,5ºC; Rápido resfriamento do ar com a altitude e liberação de calor latente (provoca muita precipitação); Muita umidade; Pouco cisalhamento do vento; Pelo menos 5º de distância do equador (efeito de Coriolis). 5.4 MECANISMOS QUE MANTÉM O PROCESSO DE FORMAÇÃO DO CICLONE: Bombardeio de ar úmido externo ao centro de baixa pressão; Subida de ar úmido em expiral ciclônica constitui a forte corrente ascendente do ciclone tropical

69 Sistema nebuloso espiralado, com diâmetro entre 400 e 2000 km, se estendendo desde a superfície até a tropopausa. Centro do sistema circular = olho do ciclone (25 a 65 km de diâmetro) Condições atmosféricas calmas, sem nuvens (intenso movimento subsidente) e com vento fraco. Os ventos facilmente ultrapassam 100 km/h na área próxima ao olho (com registros de vento sendo difíceis de se obter). Os ciclones tropicais duram cerca de uma semana.

70 5. CICLONES 5.5 NOMENCLATURA DOS CICLONES: Depressões tropicais => quando os ventos não ultrapassam 34 nós (~ 63km/h); Tempestades tropicais => com ventos de 35 a 54 nós (~ 65 a 118km/h); Furacões => quando os ventos ultrapassam 64 nós (> 118/km/h). No Pacífico Oeste, são conhecidos como tufões. Logo, um furacão é um ciclone tropical plenamente desenvolvido.

71 5. CICLONES 5.6 CONCEITO DE FURACÃO: É a espiral ciclônica (horária no HS e anti horária no HN) formada por faixas verticais de forte nebulosidade cumuliforme, responsáveis por chuvas torrenciais, entremeadas de chuva fraca ou ausência de chuva. Cobre uma extensa área NOTA: Ventos em volta do olho do furacão fabricam uma chaminé ascendente de ar úmido que, liberando calor latente fornece energia para manter o fenômeno (se auto alimentando). Furacãoéumciclonede olhoquente

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73 Estrutura do Furacão

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75 Furacão Catarina

76 Furacões e Tufões

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78 6. LINHAS DE INSTABILIDADE 6.1 CONCEITO: Uma linha de instabilidade tropical é a porção dianteira de um distúrbio que se propaga. Consiste basicamente de Cbs e apresenta na sua retaguarda uma nuvem do tipo bigorna que em geral possui bastante precipitação.

79 6. LINHAS DE INSTABILIDADE 6.1 CONCEITO: Desenvolvem-se principalmente na costa norte-nordeste da América do Sul. Escala temporal associada à variabilidade diurna (brisa marítima e aquecimento terrestre), com máxima atividade convectiva no final da tarde. Convecção nos trópicos (fundamental na circulação geral e na energética da atmosfera tropical) => extrai calor e redistribui na alta troposfera.

80 6. LINHAS DE INSTABILIDADE 6.2 FORMAÇÃO: Grande quantidade de radiação solar incidente sobre a região tropical => desenvolvimento das nuvens cumulus, que atingem um número maior à tarde, quando a convecção é máxima, com conseqüentes chuvas. Outro fator que contribui para o incremento das Linhas de Instabilidade, principalmente nos meses de fevereiro e março, é a proximidade da ZCIT. a) Fevereiro a Maio; b) Agosto a Novembro. Fonte: Funceme

81 Fonte: INPE/CPTEC