Circulação Média Atmosférica

Circulação Média Atmosférica

Os movimentos de grande escala na atmosfera são, para um alto grau de aproximação, horizontais. Na direção vertical, o gradiente de pressão quase balança a força da gravidade e então as acelerações verticais são negligenciáveis e a componente vertical da velocidade é pequena em todo o lugar. Na direção horizontal, as principais forças na atmosfera livre são as forças gradiente de pressão e a força de Coriolis conduzindo a um equilíbrio quase-geostrófico. Assim, os movimentos são praticamente paralelos aos contornos de pressão (isóbaras) e as velocidades do vento são inversamente proporcionais ao espaço entre os contornos. As isóbaras são assim as linhas de corrente aproximadas para o fluxo externo da região equatorial. De fato, os ventos em superfície, mostrados na figura I tendem a ser paralelos aos contornos das linhas de altura com alta pressão  no lado direito no Hemisfério Norte e no lado esquerdo no Hemisfério Sul. Há uma tendência para convergência na zona equatorial e nos cinturões de baixa pressão perto de 60° de latitude, e uma tendência para divergência das células de alta pressão subtropicais e das regiões polares. Efeitos ageostróficos na forma de fluxo nas áreas de baixa pressão e fluxos fora de áreas de alta pressão são devido à fricção e efeitos turbulentos de pequena escala na camada limite da superfície. O ângulo de deflexão é uma manifestação da quantidade quase balanceada da força de pressão, força de fricção e a força de Coriolis. 

Os ventos observados na atmosfera livre em 200mb, onde as máximas velocidades nas correntes de jatos troposféricos são usualmente encontradas, são mostradas na figura II (indicadas por setas) juntas com o campo de altura geopotencial. 

Figura II. Distribuições globais da altura do campo de pressão de 200mb,, em gpm para condições médias anual (a), Inverno do hemisfério Norte (b) e Verão do hemisfério Norte. Também são mostrados vetores plotados dos ventos em 200mb. Para o fluxo geostrófico as setas deveriam ser paralelas às isolinhas. Cada extremidade de seta representa uma velocidade do vento de 5m/s.

Os vetores são geralmente paralelos as linhas de mesma altura confirmando o balanço perto  do fluxo geostrófico. Encontramos em cada hemisfério uma ampla corrente zonal com distúrbios superpostos de grande amplitude, as longas ondas planetárias estacionárias. A circulação é predominantemente de oeste para leste e é mais forte e mais zonal no Hemisfério Sul do que no Hemisfério Norte. Nos trópicos a circulação é muito mais fraca do que em médias e altas latitudes. 

Os mapas sazonais para o verão e o inverno são mostrados nas figuras II(b) e II(c) para 200mb. Elas mostram uma intensificação das correntes de jato na estação de inverno. No verão do Hemisfério Norte uma circulação fechada prevalece sobre a parte sul da Ásia acompanhada por uma mudança para norte da corrente de jato. Como esperado, as ondas estacionárias em 200mb são mais pronunciadas no Hemisfério Norte e mais fortes durante o inverno. Sobre os continentes do Hemisfério Norte elas mostram uma configuração de número de onda dois com dois cavados (a leste do continente americano e continente asiático) e duas cristas (a oeste da Europa e América do Norte). Aparece que a fase e a amplitude destas ondas planetárias dependem fortemente da estação como mostrado pela mudança latitudinal dos cavados e cristas com as estações. Comparando os mapas de altura em 200mb na figura II com os mapas de altura em 1000mb na figura I, notamos que há uma inclinação para oeste das cristas e cavados de altas latitudes na troposfera. A inclinação está associada com a advecção fria de ar corrente acima das baixas superfícies e advecção de ar quente corrente acima das altas superfícies. 

Um mapa da componente do vento anual média em 200mb, , é mostrado na figura III(a). Em médias latitudes, entre 20° e 50° de latitude, encontramos um forte máximo nos ventos de oeste associados com as correntes de jato. Estes ventos de oeste conduzem a uma superrotação da atmosfera como um todo da ordem de 6m/s relativa à Terra. Novamente os padrões no Hemisfério Sul são mais uniformes zonalmente do que no Hemisfério Norte, como poderia ser esperado da grande homogeneidade da superfície da Terra no Hemisfério Norte. devemos mencionar que o ventos de oeste entre 50° e 70°S são provavelmente subestimados devido às pobres coberturas de dados sobre os oceanos no Hemisfério Sul. Os “buracos” dos dados podem também ser um fator contribuinte na produção dos padrões mais uniformes no Hemisfério Sul. As maiores contribuições para o momento zonal no Hemisfério Norte originam-se dos jatos de médias latitudes sobre o leste da América do Norte, Ásia e oceanos adjacentes. Há mudanças sazonais em torno de 10° de latitude no cinturão dos ventos de oeste em direção ao polo de verão. Os ventos de oeste são muito fortes no Hemisfério de Inverno relacionados ao aumento no gradiente de temperatura polo-equador. As mudanças sazonais podem ser inferidas das diferenças no mapa da figura III(b) e são também vistas nos perfis médios da figura IV. As grandes diferenças sazonais no camposão localizadas perto de 30° de latitude em ambos hemisférios.

Figura IV. Perfis meridionais dos valores médios vertitcal e zonal da componente zonal do vento (a), o desvio padrão zonal dia-a-dia (b)  e a componentes meridional do vento (c) e o desvio padrão da componente meridional leste-oeste (d) componentes meridional do vento (c)  todas em m/s para condições médias anuais, DJF e JJA