9 Massas de Ar e Frentes 9.5 Desenvolvimento e estrutura dos ciclones extratropicais

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1 Teoria ondulatória dos ciclones Proposta por Bjerknes Limites das massas de ar polar são irregulares, com movimentos ondulatórios, de avanço e retrocesso, sob influência das correntes de jato Os limites das massas de ar polar não são contínuos ao redor da Terra Frente polar Limite ou fronteira equatorial do ar polar Pode ter características de frente quente ou fria, dependendo do sentido de deslocamento 1

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4 Frente polar Limite ou fronteira equatorial do ar polar Pode ter características de frente quente ou fria, dependendo do sentido de deslocamento As cristas, na representação idealizada, são direcionadas para os pólos As ondas podem ter diferentes comprimentos As ondas que se desenvolvem, são instáveis, e as que não evoluem no ciclo completo de desenvolvimento são estáveis Nos períodos de crescimento e maturidade as ondas instáveis transportam grandes quantidades de ar a 4 partir de suas regiões fonte

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8 9.4 Características principais das massas de ar 8

9 9.4 Características principais das massas de ar 9

10 Desenvolvimento dos ciclones: ciclogênese A maior parte das tempestades em latitudes médias se desenvolve a partir de ondas instáveis na frente polar Outras formas de ciclogênese são, em geral, localizadas: ondas de sotavento ou baixas térmicas, por exemplo. Em geral, há um grande contraste de características entre massas de ar polar e tropical, tanto do ponto de vista termodinâmico quanto dinâmico Sempre que fluidos de características distintas entram em contato, a superfície entre eles é uma zona de instabilidade, favorecendo o desenvolvimento de perturbações (instabilidade hidrodinâmica) 10

11 Desenvolvimento dos ciclones: ciclogênese O desenvolvimento de uma onda ciclônica instável é iniciado por movimento do ar polar no sentido das latitudes médias No seu movimento, vai se tornando instável, até que uma perturbação inicial deforme a superfície frontal: Topografia Vórtices de origem térmica Irregularidades no escoamento Forçantes no ar superior Essas perturbações provocam uma ondulação (atraso) no deslocamento do ar polar 11

12 Desenvolvimento dos ciclones: ciclogênese A perturbação se manifesta nas 3 dimensões, não apenas na superfície 12

13 Desenvolvimento dos ciclones: ciclogênese A latitude onde ocorre a perturbação inicial varia com a estação, controlada pela corrente de jato Podem ocorrer em latitudes em torno de 30 Quando as condições são favoráveis (instabilidade) a perturbação inicial é amplificada e se desloca no sentido geral leste, ao longo da frente polar 13

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15 Desenvolvimento dos ciclones: ciclogênese O movimento do ar é quase linear e uniforme ao longo a frente polar, com sentidos opostos A perturbação inicia uma circulação, que leva à formação de um centro de baixa pressão A baixa se intensifica à medida que a circulação ao redor da perturbação aumenta A parte ocidental (oeste) da onda, adiante do ar frio, se move mais rápido que a parte oriental (leste), atrás da frente quente, causando assimetria na perturbação 15

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17 Desenvolvimento dos ciclones: ciclogênese Há uma gradativa modificação nos campos de pressão e também no gradiente (horizontal) de pressão, com a deformação das isóbaras A estrutura inicialmente (quase) linear e paralela à frente passa a ser circular, com descontinuidades sobre a frente 17

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19 Desenvolvimento dos ciclones: ciclogênese O ciclo de evolução leva de 12 a 24 horas O período desde a perturbação inicial até a formação do sistema, com as frentes características, e o tempo associado, que definem o ciclone maduro, é chamado de ciclogênese 19

20 O ciclone maduro Estrutura idealizada Nesse ciclone há (pelo menos) duas massas de ar distintas Predomina o ar frio junto ao solo O ar quente se estende no sentido do ar polar, no sentido do pólo da baixa: setor quente As isóbaras apresentam quinas ao cruzar os limites do setor quente: as isóbaras não são mais circulares, como no modelo clássico do centro de baixa anteriormente visto As isóbaras, no setor quente bem desenvolvido, são (quase) retas paralelas 20

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22 O ciclone maduro Devido à existência de duas massas de ar distintas, há uma mudança significativa na direção do vento ao cruzar as frentes O movimento horizontal do ar leva à formação das frentes, desde a ciclogênese 22

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26 O ciclone maduro As seções retas mostram as condições típicas de nebulosidade e precipitação Principais áreas são associadas ao movimento ascendente do ar: frentes quente e fria Área de precipitação muito maior que as das próprias frentes Aproximação da tempestade é indicada por nuvens Ci => Cs => As, adiante da frente quente Precipitação no setor frio (à frente da frente quente) pode levar à saturação e formação de nuvens e nevoeiro frontal 26

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28 O ciclone maduro No setor quente, pode haver movimento ascendente do ar, por forçantes locais (aquecimento ou topografia), com a formação de nuvens cumuliformes: precipitação local Na frente fria, área de nebulosidade e chuva mais estreita que na frente quente Precipitação intensa, com nuvens cumulus e cumulonimbus Precipitação tipo pancada, de duração mais curta que na frente quente 28

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30 O ciclone maduro A aproximação da frente fria, linha de nuvens cumuliformes, vento forte e precipitação intensa vindo de oeste Após a passagem, o observador estará no setor frio: convecção local pode formar nuvens cumulus (bom tempo), planos e rasos 30

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32 O ciclone maduro A aproximação da frente fria, linha de nuvens cumuliformes, vento forte e precipitação intensa vindo de oeste Após a passagem, o observador estará no setor frio: convecção local pode formar nuvens cumulus (bom tempo), planos e rasos Frente fria secundária Pode se formar, se a massa de ar frio logo após a frente, ao passar sobre o solo se modifica, e contrasta com o ar frio que vem atrás: frente entre a massa modificada e a principal Identificada por variações em pressão, vento e 32 temperatura

33 O Ciclone Ocluído A parte da onda ciclônica correspondente à frente fria se desloca mais rápido que a frente quente O desenvolvimento progressivo do ciclone leva o ar frio a alcançar e ultrapassar o ar quente A oclusão inicia no ápice da onda e se propaga no sentido do setor mais aberto da onda, até que o setor quente é elevado, produzindo um sistema totalmente ocluído A oclusão pode ser quente ou fria, dependendo das características das massas de ar 33

34 O Ciclone Ocluído O período de máxima atividade do ciclone (pressão mínima e circulação máxima) ocorre na fase de oclusão As perturbações são mais intensas próximo ao ponto de oclusão Após a oclusão, as massas de ar se misturam através da frente => características ficam mais homogêneas => frontólise => baixa enfraquece ( enche ) Ciclo de vida dura de 5 a 7 dias 34

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43 Trajetórias e Movimento dos Ciclones A direção e velocidade do movimento dos ciclones pode variar amplamente, pois depende da distribuição da pressão, temperatura e da circulação no ar superior Velocidade de deslocamento: km/h Velocidades são maiores no inverno, devido à intensificação da frente polar nesse período Os ciclones tendem a se mover ao longo da direção das isóbaras no setor quente A corrente de jato controla as ondas ciclônicas da frente polar, que se localiza, em geral, sob o jato 43

44 Trajetórias e Movimento dos Ciclones O movimento geral dos ciclone é de oeste para leste => movimento das ondas planetárias Na figura a seguir, trajetórias típicas: Linhas pretas: ciclones extratropicais Linhas verdes: ciclones tropicais 44

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46 Famílias de ciclones Frequentemente ocorre o desenvolvimento de uma nova baixa na borda da depressão original Em geral ao longo da frente fria Ciclone secundário A cada invasão de ar polar nas latitudes médias, não se produz apenas uma onda e sim uma série delas, ao longo da frente polar Cada uma delas forma sua própria perturbação 46

47 Famílias de ciclones A depressão mais a oeste estará em uma fase mais inicial de desenvolvimento À medida que uma onda se desenvolve, o ar polar a oeste continua se movendo no sentido do ar tropical Há uma nova interação entre as massas de ar polar e tropical => formação de nova onda ciclônica Podem-se produzir 3 a 5 ondas ao longo de uma frente polar => família de perturbações ou ciclones 47

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