Qualquer que seja a aeronave com que você voa, é vital a compreensão e o respeito pelas condições meteorológicas. Este conhecimento afasta o medo e apreensão, tornando o piloto mais confiante. Neste sentido, o autor vai voltar aos fundamentos básicos, começando pelas nuvens. As fotos de cumulus em desenvolvimento foram tiradas pelo autor.
A observação do desenvolvimento e movimento das nuvens pode fornecer bastantes informações sobre o tempo, como este breve artigo procura demonstrar.
Alguns fundamentos: o ar pode conter apenas uma quantidade limitada de água, na forma de vapor. Quanto mais quente estiver o ar, mais vapor d´água ele pode conter. Quando o ar arrefece, o excesso de vapor condensa-se. A condensação tem início quando o ar arrefece abaixo do ponto de orvalho. Esta é a temperatura na qual o orvalho se forma sobre uma superfície fria. A maioria dos relatórios meteorológicos dos aeroportos fornece no final a temperatura do ar e o ponto de orvalho (Dew Point – DP). O arrefecimento do ar é geralmente devido à ascensão, mas pode ocorrer também quando o ar entra em contacto com o solo frio, ou com o mar. Neste caso, forma-se uma camada de neblina acima da superfície, ou bem perto dela.
Arrefecimento por ascensão: a pressão do ar diminui com a altitude, assim o ar a subir expande-se. A expansão consome energia e este processo arrefece o ar. Se o ar estiver seco, ele arrefece na razão de 3°C /1000pés (9,8°C/km). Isto é conhecido como Gradiente de Temperatura Adiabático Seco (Dry Adiabatic Lapse Rate – DALR), que é constante.
Adiabático significa que o processo acontece sem troca de calor com o ambiente exterior. O termo Gradiente de Temperatura (Lapse Rate) é usado para descrever a diminuição da temperatura em função da altitude.
Calor Latente e Gradiente de Temperatura Adiabático Saturado: Calor Latente é o calor necessário para que a água passe do estado líquido para o gasoso, sem que a sua temperatura seja aumentada. Este calor é devolvido quando o vapor se condensa na forma de nuvem. Como resultado disto, à medida que sobe, o ar dentro da nuvem arrefece menos que o ar seco. Este novo gradiente de temperatura é chamada de Gradiente de Temperatura Adiabático Saturado (Dry Adiabatic Lapse Rate – SALR). O SALR varia em função da temperatura. No ar quente tropical, o SALR pode ser de até 1°C/1000 pés, mas no ártico e em grande altitudes, pode aproximar-se do DALR, que é de 3°C /1000 pés.
Nível de Condensação e a Altura da Base das Nuvens (ver fig.1): Quando o ar sobe, ele arrefece ao longo da linha do DALR, até que alcança a linha do ponto de orvalho (DEW). O Nível de Condensação é o ponto de encontro destas duas linhas. Acima disto, o ar fica saturado, assim o Gradiente de Temperatura Adiabático Seco muda para o Gradiente de Temperatura Adiabático Saturado (SALR). O nível de condensação fica também muito próximo da base das nuvens.
Existe um cálculo simples para se determinar isto. Tome a diferença entre a temperatura do ar e o ponto de orvalho, e multiplique o resultado por 400 – isto dará a altura da base das nuvens, em pés. Na figura 1, a temperatura da superfície é 20°C e o ponto de orvalho é 6.5°C. A diferença entre estes valores (13,4) multiplicada por 400 nos dá a altura da base das nuvens: 5.400 pés.
Estabilidade: se, após ter sido deslocado para cima ou para baixo o ar tiver a tendência de voltar à posição original, então ele está estável. Se ele permanece no novo nível, então ele possui estabilidade neutra. Se o ar continua a mover-se, então ele está instável. Se o ar desce ou sobe, isto depende da sua densidade, a qual é determinada pela sua temperatura e pressão. Se o ar estiver mais quente do que o ar à sua volta, ele tende a subir. Para determinar o quanto, é preciso fazer o mapa do Gradiente de Temperatura Ambiental.
Gradiente de Temperatura Ambiental (Environmental Lapse Late – ELR): o Gradiente de Temperatura Ambiental é normalmente medido por uma rádio-sonda, levada para cima por um balão meteorológico. A sonda transmite a pressão, temperatura e umidade do ar e os resultados são mapeados num diagrama.
Estes mapas freqüentemente mostram camadas onde a temperatura aumenta com a altitude. Esta reversão do gradiente de temperatura é chamada de “Inversão”. Inversões: numa inversão, a temperatura do ar aumenta com a altitude. Isto produz forte estabilidade, a qual freqüentemente detém a subida do ar morno vindo de baixo. As inversões freqüentemente marcam o topo de uma camada de nuvens, ou de neblina. Num céu sem nuvens, o topo de uma névoa freqüentemente mostra o nível da inversão.
Os efeitos do aquecimento da superfície: a figura 2 mostra um exemplo de um gráfico feito ao amanhecer, logo após uma noite onde a radiação noturna arrefeceu o solo e o ar à sua volta. Isto produz uma inversão de baixo nível, que pode provocar névoa, ou nevoeiro abaixo dela. À medida que o sol aquece o solo, o ar logo acima também aquece e o gradiente de temperatura torna-se “Super Adiabático” perto do solo. Isto significa que o gradiente de temperatura ficou maior que o Adiabático Seco. Este é um estado muito instável, sendo preciso apenas um pequeno impulso para perturbar o ar na superfície e fazê-lo subir. Uma vez em movimento, o ar a subir arrefece ao longo do DALR, até se igualar à temperatura ambiente. A figura 2 mostra uma situação logo após o amanhecer. À medida que o sol sobe e o ar vai sendo aquecido, a inversão da madrugada é substituída por um gradiente adiabático (DALR).
Quando a temperatura do ar chega a “T”, o ar a subir segue o DALR até encontrar o ELR, ou a linha de Ponto de Orvalho (DP1).
O Nível de Condensação (CL1) ocorre onde DALR encontra o DP1. O ar então se torna saturado, assim a sua subida fica ao longo do SALR, até encontrar o ELR mais acima. A área colorida mostra o Calor Latente consumido e o desenho mostra a nuvem cumulus resultante. Alteração do Ponto de Orvalho: Se o ar ficar mais seco, de modo que o ponto de orvalho caia para DP2, o nível de condensação vai subir para CL2. Este ponto é mais frio que o ambiente, assim a térmica não vai subir o suficiente para produzir uma nuvem.
O Formato das Térmicas: a figura 3 mostra a estrutura geral duma térmica. O ponto “A” é o estágio inicial, onde pequenos “braços” começam a separar-se do solo. Há convergência de ar vindo de ambos os lados para alimentar a nova térmica. O ponto “B” é o estágio principal, quando diversos braços se unem para formar uma coluna bem mais ampla.
O topo da coluna transforma-se numa cúpula em formato de bolha, onde o ar circula para cima e para os lados. O ar freqüentemente afunda nas bordas da cúpula e o fluxo torna-se mais turbulento. O lado esquerdo da figura mostra a vista superior de um corte horizontal B-B, com o núcleo da térmica e os lóbulos externos, onde a sustentação pode transformar-se em afundamento. O formato assumido pelas térmicas pode ser visto em filmes “quadro-a-quadro” de nuvens cumulus em desenvolvimento. O mesmo formato aparece sobre vulcões em erupção e, em escala muito menor, no movimento de líquidos num tanque. Se você diluir tinta branca em água salgada e jogar esta água num tanque com água fresca, a água salgada vai afundar através da água fresca e produzir os mesmos padrões (invertidos) das nuvens cumulus subindo através da atmosfera.
Deterioração das Térmicas: a figura 4 mostra quatro estágios na vida de uma térmica. Em “A” e “B”, a coluna está a forçar o ar para os lados, enquanto sobe.
A seção inferior vai ficando cada vez mais apertada; quando o ar morno acaba, a coluna é cortada (“C”) e a parte superior destaca-se na forma de uma bolha. A bolha mistura-se com o ar externo à medida que se expande, ficando diluída. No ponto “D”, ela perdeu todo o suprimento de ar morno e começa a deteriorar-se.
Bolhas sucessivas: Térmicas pequenas freqüentemente ocorrem em sucessivos “disparos”. A figura 5 mostra a aparência de um cumulus neste caso. O vento está soprando da direita para a esquerda. No minuto 3, uma nova célula começa a formar-se, à direita. No minuto 6, a célula original deteriorou-se. Agora, existe ar descendente no lado esquerdo do cumulus, mas ainda existe ar ascendente no lado direito.
No minuto 9, mais uma célula forma-se à direita da nuvem, enquanto o topo anterior fica ondulado pelo vento acima. No minuto 12, o topo da nuvem está com ganchos bem desenvolvidos a dissolverem-se no cisalhamento gerado pelo vento sobre a nuvem. No minuto 15, o contorno da nuvem torna-se “esfarrapado”, mostrando que ela está quase a dissolver-se. Quanto maior o tamanho da nuvem, mais devagar acontece esta seqüência de eventos; grandes nuvens desenvolvem uma estrutura diferente, quando as correntes ascendentes e descendentes se combinam, produzindo uma circulação de ar de longa duração. Estes enormes cumulus serão descritos num artigo posterior.
Artigo da “Gliding & Motorgliding International Magazine”
Autor: Tom Bradbury – Edição de Novembro/2001
2,415 total views, 2 views today