MO Cap. 9 — Sistemas atmosféricos

1. Sistemas atmosféricos: a visão de conjunto

O capítulo anterior tratou da circulação de escala global e de dois sistemas tropicais — a ZCIT e a ZCAS. Aqui o foco muda para os sistemas de natureza extratropical: as massas de ar, as frentes e os ciclones extratropicais. Também entram os ciclones tropicais, os sistemas anticiclônicos e as tempestades severas. São esses os sistemas que, no dia a dia, mudam o tempo de uma região.

Fonte: YNOUE, Rita Yuri; REBOITA, Michelle S.; AMBRIZZI, Tércio; SILVA, Gyrlene A. M. da. Meteorologia: noções básicas. São Paulo: Oficina de Textos, 2017. Cap. 9 — Sistemas atmosféricos.

Edital: Anexo 2-A, Área V (Meteorologia e Oceanografia) — itens 15 (massas de ar e frentes), 19.2 (ciclones e anticiclones; ciclones tropicais e extratropicais) e 20 (sistemas de tempo: tempestades severas, tornados, sistemas frontais) · Anexo 2-B, Área V, item 2 (Ynoue, livro sem lista de capítulos; escopo fixado pelo 2-A).

O percurso vai do mais simples ao mais complexo: primeiro as massas de ar (porções homogêneas de ar) e o que acontece quando duas delas se encontram — as frentes; depois os ciclones (baixas pressões fechadas) em suas três famílias e os anticiclones (altas pressões fechadas); por fim, as tempestades severas e os tornados.

2. Massas de ar

Uma massa de ar é uma grande porção horizontal de ar com propriedades termodinâmicas — temperatura e umidade — homogêneas. Essas propriedades são adquiridas na região-fonte, o lugar onde a massa se forma. Como a atmosfera é aquecida de baixo para cima e ganha umidade da evaporação da superfície, a natureza dessa região determina, em grande medida, as características da massa.

Região-fonte ideal. Tem duas características: (1) é uma área extensa e fisicamente uniforme — sem topografia irregular nem intercalação de água e terra; e (2) apresenta estagnação da circulação, ou seja, o ar permanece ali tempo suficiente para adquirir as características da superfície.

Depois de formada, parte da massa de ar normalmente migra para uma região com características diferentes das de sua origem. Ao se mover, ela modifica o tempo da área que atravessa e, ao mesmo tempo, tem suas próprias características alteradas pela superfície por onde passa.

2.1 Classificação das massas de ar

As massas de ar são classificadas conforme a latitude e a natureza da superfície (continente ou oceano) da região-fonte. A latitude indica a temperatura da massa; a natureza da superfície indica seu conteúdo de umidade. O código tem duas letras: a primeira (maiúscula) representa a latitude/temperatura; a segunda (minúscula), a umidade.

Primeira letra — latitude (temperatura). Antártica ou Ártica (A), Equatorial (E), Polar (P) e Tropical (T).
Segunda letra — superfície (umidade). marítima (m) e continental (c). As massas marítimas, por se formarem sobre o oceano, são mais úmidas que as continentais.

Quadro 9.1 — Classificação das massas de ar (Ynoue et al., 2017).
Código	Significado
Ac	Antártica ou Ártica continental
Ec	Equatorial continental
Pc	Polar continental
Tc	Tropical continental
Em	Equatorial marítima
Pm	Polar marítima
Tm	Tropical marítima

Fig. 9-1 Localização das massas de ar no globo (adaptado de GateKeeperX)

Fig. 9-2 Atuação das massas de ar sobre o Brasil e seu impacto no clima (adaptado de IBGE, 2010)

A atuação varia ao longo do ano: a massa Ec, por exemplo, domina quase todo o território brasileiro no verão e se retrai no inverno, quando atua só sobre o noroeste do País. As massas atuantes podem ser identificadas em imagens de satélite no canal vapor d'água, em que cores escuras indicam ar seco e cores claras, ar úmido — na Fig. 9.3, o centro do Brasil aparece escuro, dominado pela massa seca Tc.

Fig. 9-3 Imagem do dia 29 de junho de 2010, às 12:30 UTC, do canal vapor d'água do satélite geoestacionário GOES-12; tons escuros sobre o centro do Brasil indicam massa Tc seca (CPTEC, 2010)

3. Frentes

Uma zona frontal é a faixa de transição entre duas massas de ar de propriedades diferentes — é o limite que separa massas de temperaturas e umidades distintas, sendo uma superfície tridimensional (imagine uma cúpula entre o ar polar e o ar tropical). A frente é a interseção dessa superfície com o solo — é o que se desenha nas cartas meteorológicas. O livro usa o termo "frente" tanto para a superfície frontal quanto para a frente em superfície.

A formação de uma frente chama-se frontogênese; sua dissipação, frontólise. Nas zonas frontais observa-se um mínimo de pressão, variações abruptas de temperatura e umidade, ventos mais fortes que mudam de direção e, em geral, nebulosidade e precipitação — esta gerada pela ascensão do ar no limite entre as duas massas.

Dimensões e onde ocorrem. As frentes variam de 5 km a 50 km em largura, de 500 km a 5.000 km em comprimento e de 3 km a 10 km em altura. Ocorrem onde há intensos gradientes horizontais de temperatura e umidade — por isso a região equatorial, de gradientes fracos, é pouco propícia à sua formação.

Pelo deslocamento e pelas mudanças de temperatura que causam, as frentes são classificadas em quentes, frias, estacionárias e oclusas.

3.1 Frente quente

Uma frente quente ocorre quando uma massa de ar quente avança sobre uma superfície antes dominada por ar frio — o ar frio recua e o quente avança. O atrito do ar frio com o terreno atrasa a porção da frente em superfície em relação à de níveis mais altos, dando à superfície frontal uma inclinação muito gradual, em média de 1:200 (a 200 km à frente da posição em superfície, a superfície frontal está 1 km acima).

Fig. 9-4 Ilustração esquemática de uma frente quente, com a sequência típica de nuvens (Ci, Cs, As, Ns, St) que precede sua chegada (adaptado de Ahrens, 2009)

Na carta sinótica, a frente quente é uma linha vermelha com semicírculos vermelhos apontando para o ar frio. O ar quente ascende sobre o frio (mais denso), expande-se, resfria-se e condensa-se, formando nuvens que muitas vezes produzem chuva. A aproximação tem uma sequência típica de nuvens: primeiro cirrus (Ci), que podem surgir a 1.000 km ou mais à frente; depois cirrostratus (Cs) e altostratus (As); e, a cerca de 300 km, stratus (St) e nimbostratus (Ns), quando pode começar a precipitação.

Ponto-chave. A precipitação associada à frente quente cai na dianteira da frente — isto é, antes de ela chegar.

Quadro 9.2 — Sucessão de tempo na passagem de uma frente quente (hemisfério Sul) (Ynoue et al., 2017).
Fenômeno	Antes	Durante	Depois
Temperatura	Aumenta vagarosamente	Aumenta	Fica quente até a massa perder suas características
Pressão	Decresce	Mantém-se	Pequeno aumento seguido de decréscimo
Ventos	De quadrante sul	Variáveis com rajadas	De quadrante norte
Precipitação	Chuva	Chuva	Cessa a chuva
Nuvens	Ci, Cs, As, Ns, St	Stratus (St)	Céu claro com stratocumulus (Sc) espalhados

3.2 Frente fria

Uma frente fria ocorre quando uma massa de ar frio avança sobre uma região de ar mais quente. Sua inclinação é da ordem de 1:100 — mais acentuada que a da frente quente — e ela avança mais rápido: 35 a 50 km/h, contra 25 a 35 km/h da frente quente. Maior inclinação e maior velocidade fazem da frente fria um sistema de tempo mais severo, com gradientes de temperatura mais intensos e ventos mais fortes.

Fig. 9-5 (A) Ilustração esquemática de uma frente fria e (B) frente fria numa carta sinótica de superfície estendendo-se do sudeste do Brasil ao Atlântico; no interior do continente a frente está estacionária (adaptado de Ahrens, 2009; CPTEC, 2009a)

A chegada é precedida às vezes por altocumulus (Ac) em níveis médios, mas quase sempre por cirrostratus (Cs) e cirrus (Ci) em altos níveis — formados a partir de cumulonimbus (Cb), cujos cristais de gelo do topo são transportados para longe pelos ventos fortes. Assim, a presença de Ci pode indicar a chegada de uma frente fria. Na carta sinótica, a frente fria é uma linha azul com triângulos azuis apontando para o ar mais quente.

Frente fria × frente quente — a chuva. A frente fria também é região de baixa pressão. Nela a precipitação é mais intensa, mas menos duradoura que na frente quente, porque a inclinação mais acentuada faz o ar ascender de forma mais abrupta.

Junto com a queda de temperatura, há mudança de vento de norte para sul (hemisfério Sul): antes da frente, ventos de quadrante norte; com a chegada, de quadrante sul. Depois da passagem, a massa de ar frio na retaguarda invade a região e, por ser mais fria, densa e seca, favorece dias ensolarados e temperaturas mais baixas — com uma alta pressão na retaguarda visível como cor mais escura no canal vapor d'água.

Fig. 9-6 Direção do vento na ocorrência de uma frente fria sobre o hemisfério Sul: de norte antes, de sul após a passagem (adaptado de Celemín, 1984)

Fig. 9-7 Imagem de satélite no canal vapor d'água associada ao mapa sinótico da Fig. 9.5B, com pouca nebulosidade no sul do Brasil (CPTEC, 2009b)

Quadro 9.3 — Sucessão de tempo na passagem de uma frente fria (hemisfério Sul) (Ynoue et al., 2017).
Fenômeno	Antes	Durante	Depois
Temperatura	Aumenta	Decresce subitamente	Continua a decrescer
Pressão	Decresce	Atinge um mínimo	Aumenta
Ventos	De quadrante norte	Variáveis com rajadas	De quadrante sul
Precipitação	Chuva	Chuva mais forte	Chove e depois limpa, conforme a região
Nuvens	Ci, Cs	Cumulus (Cu), cumulonimbus (Cb)	Cumulus (Cu), stratus (St) ou sem nuvens

3.3 Frente estacionária

Quando o escoamento de ambos os lados não apresenta movimento aparente entre dois instantes seguidos, a frente é estacionária: não avança nem o ar frio, nem o quente. Na carta, é representada por triângulos azuis de um lado (na região de ar quente) e semicírculos vermelhos do outro (na de ar frio). Pode permanecer vários dias sobre a mesma região.

Fig. 9-8 (A) Escoamento associado a uma frente estacionária e (B) sua representação num mapa sinótico — triângulos azuis no lado quente, semicírculos vermelhos no lado frio (CPTEC, 2012a)

3.4 Frente oclusa

Uma frente oclusa ocorre quando uma frente fria se sobrepõe a uma frente quente — o ar da retaguarda da fria toma o lugar do ar da dianteira da quente. Há dois tipos de oclusão: quando o ar atrás da frente fria é mais frio que o ar ultrapassado, ocorre a oclusão fria; quando é menos frio, a oclusão quente.

No desenvolvimento da oclusão fria, a frente fria avança até alcançar a retaguarda da frente quente e depois ocupa parte da região antes preenchida pelo ar quente. A frente oclusa é indicada pela cor roxa na carta sinótica.

Fig. 9-9 Desenvolvimento de uma oclusão fria e exemplo de sua representação numa carta sinótica; a frente oclusa é indicada pela cor roxa (adaptado de Ahrens, 2009; CPTEC, 2012b)

4. Ciclones

Os ciclones são centros de circulação fechada com pressão mais baixa no centro do que na periferia. O sentido do giro segue o da Terra vista de cima do polo: horário no hemisfério Sul e anti-horário no hemisfério Norte. A formação ou intensificação de um ciclone chama-se ciclogênese; sua dissipação, ciclólise.

Os ciclones têm papel importante no clima global: transportam ar quente e úmido para latitudes altas e ar frio e seco para latitudes baixas, mantendo o equilíbrio térmico da Terra. Conforme a latitude e o processo de formação, recebem o nome de extratropicais (latitudes médias), tropicais ou subtropicais.

Fig. 9-11 Regiões de ocorrência e trajetórias dos ciclones extratropicais (setas pretas) e tropicais (setas brancas); a região em roxo é a de formação de ciclones subtropicais (Profa. Reboita, Unifei)

4.1 Ciclones extratropicais (de latitudes médias)

Os ciclones extratropicais ocorrem, em geral, em latitudes maiores que 30° nos dois hemisférios. Sua formação é explicada por dois mecanismos principais, que normalmente atuam juntos: os gradientes horizontais de temperatura em superfície (a teoria da frente polar) e a influência das ondas em médios/altos níveis.

Fig. 9-10 Exemplo de ciclones extratropicais em imagens de satélite (infravermelho): (A) hemisfério Sul, circulação horária, e (B) hemisfério Norte, circulação anti-horária (adaptado de Knapp, 2008)

Fig. 9-12 Exemplos de ciclones extratropicais nos hemisférios Sul (circulação horária) e Norte (anti-horária) (adaptado de NOAA, 2010)

Teoria da frente polar

A frente polar é o limite global semicontínuo entre o ar frio polar e o ar quente subtropical — região propícia à gênese de ciclones (mas eles também podem se formar em outras zonas frontais). O ciclo de vida de um ciclone extratropical no hemisfério Sul tem estes estágios:

Frente estacionária. Um segmento da frente polar, com baixa pressão cercada por pressões maiores nos dois lados, que induzem escoamento paralelo à frente, mas em sentidos opostos.
Ondulação (onda frontal). A frente sofre uma ondulação — a onda frontal ou ciclone incipiente —, gerada por irregularidades da topografia, contrastes de temperatura mar-terra ou correntes marítimas. A junção das frentes fria e quente forma a pressão central, e o ciclone começa a se formar.
Ciclone configurado (12–24 h). A pressão central cai bastante, as isóbaras se fecham em círculos e os ventos giram (horário no HS) com componente em direção ao centro. Há chuva numa ampla banda à frente da frente quente e numa banda estreita ao longo da frente fria. O ar quente entre as duas frentes é o setor quente.
Oclusão. A frente fria, mais rápida, alcança e ultrapassa a frente quente, reduzindo o setor quente; o sistema torna-se ocluso e atinge sua maior intensidade, com nuvens e chuva sobre grande área.
Dissipação. Com ar frio dos dois lados da frente oclusa e o setor quente afastado, falta o suprimento de energia da ascensão do ar quente, e o ciclone se dissipa. O ciclo completo dura de poucos dias a mais de uma semana.

Fig. 9-13 Ciclo de vida de um ciclone extratropical no hemisfério Sul (A a F): frente quente (linha vermelha com semicírculos), frente fria (linha azul com triângulos) e frente oclusa (linha roxa) (adaptado de Celemín, 1984)

De onde vem a energia. Várias fontes alimentam o ciclone: a ascensão do ar quente sobre o frio libera energia potencial, convertida em energia cinética (movimento); a condensação fornece calor latente. Em altos níveis há divergência, que remove ar da coluna e induz convergência em superfície — o ar converge para o centro da baixa e o vento se intensifica.

Ondas em médios/altos níveis

As ondas em altos e médios níveis favorecem a formação de ciclones em superfície. O escoamento se comporta como um rio: onde as isóbaras se aproximam, há afunilamento e convergência de massa; onde se afastam, divergência. A leste de um cavado (região de menor pressão em altitude), o ar diverge em altos níveis; para compensar, o ar próximo à superfície sobe, gerando convergência em superfície — ou seja, contribuição para a ciclogênese.

Fig. 9-14 (A) Regiões de convergência e divergência numa onda em altos níveis da atmosfera e (B) visão tridimensional de uma onda em altos níveis e um ciclone em superfície (adaptado de Ahrens, 2009)

Atenção — cavados e cristas no HS. No hemisfério Norte, cavados e cristas têm a configuração que se aprende em Física; no hemisfério Sul é o oposto. O que pode parecer uma crista é, na verdade, um cavado. Para não confundir, lembre que o cavado é sempre a região de menor pressão em relação à vizinhança.

Na prática, o ciclone extratropical se forma quando coincidem os gradientes horizontais de temperatura em superfície e as ondas em níveis médios/altos: as frentes em superfície marcam os gradientes de temperatura, e as ondas em 500 hPa indicam o setor de ascensão (a leste/jusante do cavado).

Fig. 9-15 Esquema da formação de um ciclone em superfície: linhas pretas = sistemas em superfície, linhas vermelhas = sistemas em 500 hPa; A = alta pressão, B = baixa pressão

Ciclones extratropicais no Atlântico Sul. Há três regiões de grande frequência de ciclogêneses no setor oeste do Atlântico Sul: perto da costa sul/sudeste do Brasil, da costa do Uruguai e do extremo sul do Brasil, e da costa sudeste da Argentina (Reboita et al., 2010).

Fig. 9-16 Densidade de ciclogêneses (número total de ciclones em caixas de 5°×5° de latitude por longitude, dividido pela área e multiplicado por 10⁴) no período de 1990 a 1999 (adaptado de Reboita et al., 2010)

4.2 Ciclones tropicais

Os ciclones tropicais são sistemas de baixa pressão em superfície com núcleo quente, ventos intensos e circulação bem organizada (horária no HS, anti-horária no HN). Desenvolvem-se sobre águas oceânicas tropicais ou subtropicais com temperatura da superfície do mar acima de $27^{\circ}\text{C}$ . Conforme a intensidade do vento, recebem nomes diferentes:

Classificação dos ciclones tropicais pela intensidade do vento (Ynoue et al., 2017).
Denominação	Intensidade do vento
Depressão tropical	Até 61 km/h
Tempestade tropical	62 a 118 km/h
Furacão, tufão ou ciclone	Superior a 119 km/h

Furacão, tufão ou ciclone? O nome do sistema mais intenso depende de onde ele ocorre: furacão nos oceanos Atlântico e Pacífico Leste; tufão no Pacífico Oeste; e apenas ciclone no oceano Índico.

Fig. 9-17 Regiões propícias à formação de ciclones tropicais no globo e suas diferentes denominações (furacão, tufão, ciclone) (adaptado de Celemín, 1984)

Anatomia de um furacão

O furacão tem diâmetro médio de cerca de 500 km. É composto de olho, parede do olho, camada de nuvens cirrus, bandas de precipitação e divergência na alta troposfera. Num furacão do hemisfério Norte, os ventos em superfície e as bandas de chuva escoam no sentido anti-horário (ciclônico), enquanto as nuvens cirrus em altitude se movem no sentido horário (anticiclônico).

Fig. 9-18 (A) Furacão Elena sobre o golfo do México em setembro de 1985 e (B) perfil vertical esquemático de um ciclone tropical no hemisfério Norte, com olho, parede do olho, cirrus e bandas de precipitação (adaptado de Nasa; The Comet Program, 2011)

Olho. O centro do furacão: região relativamente calma, com pouca nuvem e ventos que não passam de 24 km/h. Forma-se quando o vento máximo sustentado supera 119 km/h, provavelmente pela combinação da conservação do momento angular com a força centrífuga.
Parede do olho. Banda de movimentos ascendentes e tempestades que cerca o olho, a cerca de 16–32 km do centro; é onde estão os ventos mais intensos.
Bandas de precipitação. Bandas de nuvens que produzem chuva afastada do olho e podem gerar ventos fortes e tornados.

O efeito patinador no olho. A conservação do momento angular faz os objetos girarem mais rápido ao se aproximarem do centro (como o patinador que recolhe os braços). À medida que a velocidade aumenta, surge a força centrífuga, dirigida para fora. No equilíbrio entre o ar que converge para o centro e o que é empurrado para fora, forma-se a parede do olho. Parte do ar que ascende na parede desloca-se, em altos níveis, para o centro, onde subside e inibe a formação de nuvens — daí o olho ser calmo e pouco nublado.

Condições para a formação de um furacão

O "combustível" do furacão é o calor latente liberado pela evaporação na superfície oceânica. Por isso são necessárias várias condições:

Águas quentes. Camadas superficiais do oceano, em geral, acima de $27^{\circ}\text{C}$ — por isso a maior frequência é nas latitudes tropicais (HN: junho a novembro; HS, ao redor da Austrália e Moçambique: novembro a abril).
Força de Coriolis. Só ocorrem em latitudes superiores a 5° nos dois hemisférios.
Instabilidade. Atmosfera condicionalmente instável por toda a troposfera; regiões de correntes frias e ressurgência (costa oeste dos continentes) são estáveis e desfavoráveis.
Pouco cisalhamento. Ausência de forte cisalhamento vertical do vento, que destruiria o transporte vertical de calor latente.

Autoalimentação e limite. Uma vez formado, o furacão se autoalimenta: o calor latente aquece o ar, que ascende; a alta pressão em altos níveis mantém a divergência, que favorece a convergência em superfície e mais ascensão. Mas ele não cresce indefinidamente: é limitado pelo suprimento de calor latente, cortado quando o sistema atinge o continente ou águas mais frias — e então se dissipa. Oceanos mais quentes geram furacões mais intensos.

Escala Saffir-Simpson

A escala Saffir-Simpson classifica os furacões em cinco categorias, baseadas na média de um minuto da velocidade do vento máximo sustentado. Em geral, categorias maiores indicam menor pressão central e ressacas costeiras, e estão associadas a prejuízos econômicos crescentes (remoção de telhas, desabamentos etc.).

Tab. 9.1 — Escala Saffir-Simpson (Ynoue et al., 2017). $V_{MAX}$ = vento máximo sustentado (média de 1 min); $P_{MIN}$ = pressão central mínima.
Categoria	$V_{MAX}$ (m/s)	$V_{MAX}$ (km/h)	$P_{MIN}$ (hPa)
1	33–42	119–153	> 980
2	43–49	154–177	979–965
3	50–58	178–209	964–945
4	59–69	210–249	944–920
5	≥ 70	≥ 250	< 920

Nomes e o furacão Catarina. A ideia de dar nomes individuais aos ciclones foi do meteorologista australiano Clement Wragge (1852–1922), no fim do século XIX. Nos anos 1960, a Organização Meteorológica Mundial (OMM) criou convenções de nomes por bacia oceânica; as listas iniciais só tinham nomes femininos e, nos anos 1970, passaram a incluir masculinos. O primeiro furacão registrado no Atlântico Sul foi o Catarina, em março de 2004 — não necessariamente o único já ocorrido, mas o primeiro a ser registrado.

Fig. 9-19 Sequência de imagens de satélite do ciclo de vida do furacão Catarina, ocorrido no Atlântico Sul em março de 2004 (McTaggart-Cowan et al., 2006)

4.3 Ciclones subtropicais

Os ciclones subtropicais têm características de ciclones tropicais e extratropicais ao longo do ciclo de vida e ocorrem, em geral, entre 20° e 40° de latitude nos dois hemisférios. Apresentam núcleo quente em baixos níveis (como os tropicais) e núcleo frio em altos níveis (como os extratropicais) — por isso são chamados de sistemas híbridos. Podem nascer já subtropicais ou surgir da transição de ciclones extratropicais (e também evoluir para tropicais; a transição inversa também ocorre). Em imagens de satélite, lembram muito os extratropicais.

Fig. 9-20 Imagem de satélite do ciclone subtropical Anita, ocorrido no oceano Atlântico Sul em 9 de março de 2010 (Earth Data, 2010)

Subtropicais no Atlântico Sul. A região propícia à formação fica entre a costa sul e sudeste do Brasil, e a estação preferencial é o verão.

Fig. 9-21 Região propícia à formação de ciclones subtropicais no oceano Atlântico Sul, entre a costa sul e sudeste do Brasil (Gozzo et al., 2014)

5. Anticiclones

Os anticiclones são centros de circulação fechada com pressão mais alta no centro do que na periferia, e têm circulação anticiclônica: anti-horária no hemisfério Sul e horária no Norte. Isso porque, em superfície, o ar sai do centro rumo às extremidades e, pela força de Coriolis (que deflete o escoamento para a esquerda no HS), o resultado é a circulação anti-horária.

5.1 Classificação dos anticiclones

Migratórios. De natureza eventual e curta vida (2–3 dias); alteram o tempo dos lugares por onde passam. Formam-se a oeste dos cavados em altitude, onde há convergência: o ar subside e aumenta a pressão em superfície.
Semipermanentes. Persistem quase o ano todo sobre uma determinada área. No hemisfério Sul há três no verão (Atlântico Sul, Índico e Pacífico Sul) e um quarto sobre a Austrália no inverno; sua posição varia ligeiramente com as estações.

Fig. 9-22 Pressão ao nível médio do mar (NMM) em 16 de agosto de 2012, às 6 UTC, mostrando anticiclones migratórios e semipermanentes (adaptado de NOAA, s.d.-e)

Como surgem os semipermanentes. Nos trópicos, a radiação solar absorvida excede a infravermelha perdida (acúmulo de aquecimento); nos polos, o contrário. O ar tropical, mais quente e leve, induz convergência em superfície rumo ao equador e ascende; na troposfera superior, os ventos divergem e subsidem por volta de 30°, originando o cinturão das altas subtropicais semipermanentes — região de ventos fracos e calmarias frequentes.

Fig. 9-23 Climatologia da pressão atmosférica ao NMM (em hPa) (A) no verão e (B) no inverno; o ASAS ocupa área maior no inverno (ECMWF, s.d.-b)

O ASAS e o Brasil. O Anticiclone Subtropical do Atlântico Sul (ASAS) ocupa área maior no inverno do que no verão. No inverno, mais próximo da costa, inibe a formação de outros sistemas e a precipitação no Sudeste do País. No verão, afastado da costa, sua circulação transporta umidade do Atlântico para o interior do continente e favorece a chuva.

6. Tempestades severas

Uma tempestade é um fenômeno formado por uma única nuvem cumulonimbus de grande extensão vertical, ou por um aglomerado dessas nuvens. Quando severa, produz muita chuva, raios, trovões, ventos fortes, granizo e, às vezes, tornados. Alguns dos fenômenos mais perigosos surgem numa supercélula — uma única cumulonimbus que pode ser maior que um aglomerado e estender-se a mais de 20 km na atmosfera.

O ciclo de vida de uma tempestade tem três fases:

Estágio de cumulus. O aquecimento da superfície gera movimentos ascendentes que formam a cumulonimbus; o ar dentro da nuvem é dominado por correntes ascendentes.
Estágio maduro. Surgem, ao lado das ascendentes, correntes descendentes que saem da base da nuvem, junto com precipitação.
Estágio de dissipação. As correntes descendentes dominam e inibem a ascensão do ar úmido — o "combustível" — e a nuvem se dissipa.

Fig. 9-24 Ciclo de vida de uma nuvem cumulonimbus: (A) estágio de cumulus; (B) estágio maduro; (C) estágio de dissipação (adaptado de Lutgens e Tarbuck, 2010)

Fig. 9-25 Exemplo de nuvem cumulonimbus bem desenvolvida, com fortes correntes ascendentes e descendentes (adaptado de Lutgens e Tarbuck, 2010)

Critério de tempestade severa (EUA). Segundo o Serviço Meteorológico Nacional dos Estados Unidos, a tempestade é severa quando produz ventos acima de 93 km/h, ou granizo com diâmetro maior que 1,9 cm, ou ainda quando gera tornado.

6.1 Tornados

Gerados por tempestades severas, os tornados têm diâmetro inferior a 1 km e duração de poucos minutos. Também chamados de twisters, começam como uma nuvem em forma de funil — a tuba — que pende de uma cumulonimbus; só recebe o nome de tornado a partir do momento em que toca a superfície. Com ventos de 105 km/h (mais fracos) a 450 km/h (mais intensos) e formação rápida, causam grande destruição. Quando ocorrem sobre corpos d'água, são chamados de trombas-d'água.

Fig. 9-26 Representação esquemática de um tornado (adaptado de Tornados, s.d.)

Formação dos tornados

Os tornados se formam onde há intensos movimentos ascendentes e descendentes numa supercélula, geralmente no fim da tarde, quando a atmosfera está mais instável. A sequência:

Rotação horizontal. Cerca de 30 minutos antes, o ar gira em torno de um eixo horizontal, por causa do cisalhamento vertical do vento (o vento aumenta de intensidade com a altura).
Inclinação do eixo. As fortes correntes ascendentes inclinam o ar que girava na horizontal, tornando o eixo de rotação quase vertical — forma-se o mesociclone, um tubo vertical em rotação.
Parede de nuvem. Para o mesociclone se intensificar, a área de rotação diminui e o vento acelera; a coluna estreita alonga-se rumo à superfície e a base da nuvem se projeta para baixo, formando uma parede de nuvem.
Funil e tornado. Um vórtice estreito e de rápida rotação emerge da parede; sua aparência é escura porque o ar atraído para cima favorece a condensação e importa poeira e detritos. A nuvem em forma de funil tem todas as características de um tornado — só não toca a superfície.

Fig. 9-27 Formação de um tornado: (A) ventos mais intensos em altura geram rotação horizontal; (B) correntes ascendentes inclinam o eixo de rotação; (C) estabelece-se o mesociclone (tubo vertical em rotação); (D) o contato com o solo forma o tornado (adaptado de Lutgens e Tarbuck, 2010)

Quantos viram tornado. Apenas 20% dos mesociclones geram tornados; o motivo ainda é alvo de pesquisa.

Onde ocorrem e a escala Fujita

Os tornados ocorrem em várias partes do mundo; cerca de mil por ano atingem os Estados Unidos, com preferência pelo horário entre 16 e 21 horas. No Brasil, há registros no Rio Grande do Sul, Santa Catarina, Paraná e São Paulo — em Santa Catarina, foram documentados 77 casos entre 1976 e 2000.

Fig. 9-28 Localização das regiões propícias à ocorrência de tornados; a maior concentração de círculos vermelhos indica as áreas de maior frequência (adaptado de Aguado e Burt, 2010)

A escala Fujita (ou Fujita-Pearson) foi estabelecida por Fujita em 1971 para descrever os danos dos tornados pela intensidade do vento, e foi aceita pelo Serviço Meteorológico Nacional dos EUA em 1973. Allen Pearson acrescentou a escala que indica a distância e a amplitude do caminho percorrido, criando a escala Fujita-Pearson. Os danos vão de leves (antenas e folhas) a incríveis (casas arrancadas das fundações; estruturas de aço e concreto danificadas). Para as escalas F6 a F12, com ventos acima de $143\ \text{m/s}$ , os danos são considerados inconcebíveis.

Fig. 9-29 Danos causados por tornados de diferentes intensidades segundo a escala Fujita-Pearson (de danos leves a incríveis) (adaptado de Formación..., 2011)

Fecho do capítulo. Vistos os sistemas atmosféricos — massas de ar, frentes, ciclones (extratropicais, tropicais e subtropicais), anticiclones e tempestades severas com tornados —, o capítulo seguinte do livro trata da poluição atmosférica, tema fora do escopo deste material.