Sistemas de Pressão - altas e baixas

Sistemas de Pressão -  altas e baixas

O ar move-se sempre das regiões de alta pressão para as regiões de baixa pressão, procurando atingir o equilibrio. No entanto, devido devido às forças de inércia causadas pela rotação da Terra (força de Coriolis) o ar não se desloca em linha reta. Consequentemente, os ventos formam uma espiral: para dentro e para cima nos sistemas de baixa pressão, para baixo e para fora nos sistemas de alta pressão (figura I). 

Figura I. Movimentos descendentes e ascendentes nos sistemas de alta e baixa pressão.

  

Os sistemas de baixa pressão: Ciclones

As regiões de ascenção do ar denominam-se  "baixas", sistemas de baixa pressão, depressões ou ciclones. Condições de céu nublado, vento intenso, períodos de chuva, de neve no inverno , instabilidade, com alterações rápidas nas condições de tempo ocorrem frequentemente nestas regiões.

Um sistema de baixa pressão desenvolve-se onde o ar relativamente quente e úmido ascende da superfície da Terra. Estes sistemas são de isóbaras (linhas de igual pressão) fechadas envolvendo uma região de pressão relativamente baixa .  A atmosfera perto do centro do sistema de baixa pressão é instável. O ar, inicialmente quente e úmido, vai evoluir em espirais ascendentes provocando a descida da temperatura e a formação de nuvens que podem proporcionar a ocorrência de chuva ou neve.   

Nos sistemas de baixa pressão o ar, à superfície da Terra, converge para o centro da depressão. Se a pressão for muito baixa, o vento pode alcançar velocidade de tempestade ou de furacão. É por este fato que o termo ciclone é frequentemente aplicado nas tempestades e perturbações que assistem a tais sistemas de pressão, particularmente furacões tropicais especialmente violentos e tufões.

Um ciclone é uma área de baixa pressão ao redor da qual os ventos fluem no sentido anti-horário no hemisfério norte e no sentido horário no hemisfério sul. Há uma dupla de exemplo de ciclones, um furacão é um ciclone tropical mas há também ciclones de médias latitudes ou extratropicais.
Ciclones extratropicais são sistemas de baixa pressão que causam tempo úmido e ventoso, mas eles são muito diferentes do que os ciclones tropicais. Meteorologistas noruegueses descobriram que ciclones extratropicais estão associados com frentes e que têm um ciclo de vida definido, crescendo a partir de uma onda frontal até a maturidade como num ciclone ocluso, e morre como um corte no ciclone sobre o curso de vários dias.

As partes de um ciclone

Contrastes de temperaturas são a maior parte de ciclones  extratropicais. Estes ciclones estão no centro do complexo processo de manter o planeta em equilíbrio radiativo. O planeta move ar quente em direção aos polos e ar frio em direção ao equador na vizinhança de ciclones.
É sabido que a fricção perto da superfície causa convergência para centros de baixa pressão e o fluxo é anti-horário ao redor da baixa no hemisfério norte. Então com o ar frio se movendo em direção ao sul e leste e o ar quente se movendo em direção a norte e oeste. Do mesmo, o levantamento pela convergência força parcelas para cima, então temos nuvens e precipitação na vizinhança da baixa pressão.

Como localizar um ciclone...

Sabemos que temos que olhar para a baixa pressão e a área limitada de massas de ar frio e quente.
Para localizar a frente procedemos da seguinte maneira:

1) Encontre os maiores gradientes de temperatura
2) Identifique regiões de mudança na direção do vento
3) Identifique o tipo de advecção de temperatura
4) Procure "dobras" nas isóbaras

Ciclones Tropicais e das latitudes médias

Existem dois tipos de ciclones, que são diferentes na sua estrutura, mas também no seu desenvolvimento. Os ciclones tropicais desenvolvem-se sobre os oceanos em massas de ar tropicais quentes e úmidas, na faixa latitudinal entre 20-25º Norte e Sul. São muito mais pequenos que os ciclones das latitudes médias; têm diâmetros da ordem de 100-1500 km. Como a pressão do ar no seu centro e o seu diâmetro são muito menores, a dimuição da pressão por unidade de distância (gradiente de pressão) é muito maior nos ciclones tropicais que nos ciclones das latitudes médias. Por esta razão, podem provocar ventos muito intensos: nos furacões e tufões os ventos são da ordem de 33 m/s (120 km/h), com o valor máximo registado de 104 m/s (375 km/h) - registado no furacão Allan, 1980.

Os ciclones tropicais obtêm a energia que necessitam do calor latente de evaporação da água do oceano, pelo que tendem gradualmente a dissipar-se à medida que se deslocam sobre as superfícies continentais, perdendo a sua fonte de energia.

Os ciclones das latitudes médias são alimentados energeticamente pela grande diferença de temperatura na atmosfera: desenvolvem-se quando massas de ar com diferente temperatura se encontram. O ar não se mistura facilmente obrigando a massa de ar a temperatura mais elevada a subir sobre a outra causando a formação de uma frente.

Os ciclones das latitudes médias são muito mais extensos que os tropicais, apresentando diâmetros da ordem de 1000-4000 km, mas registram-se valores mais baixos de velocidade do vento: os valores máximos são da ordem de 30 m/s (110 km/h).

Sistemas de alta pressão: anticiclones

Regiões de subsidência do ar denominam-se de altas, sistemas de alta pressão ou anticiclones. Habitualmente acompanham boas condições meteorológicas com alguma duração.

Comparando com os sistemas de baixa pressão, os anticiclones cobrem uma área muito maior, movem-se mais lentamente e têm uma vida mais longa. Os anticiclones são produzidos por uma vasta massa de ar descendente. À medida que o ar desce sob condições de alta pressão, o ar aquece e a umidade relativa diminui provocando a evaporação das gotículas de água em suspensão no ar.

O ar quente e descendente torna a atmosfera estável, pelo que o ar à superfície não pode ascender antes que o movimento cesse. Estas condições impedem a formação de nuvens. Por estas razões os anticiclones estão associados a condições de tempo quente, seco e sem nebulosidade, particularmente no Verão (frio no Inverno), que habitualmente prevalece durante alguns dias ou mesmo semanas.

Os anticiclones são muito mais extensos que os ciclones e podem bloquear a trajetória das depressões, constrangindo-as a trajetórias diferentes: travando a progressão do mau tempo ou forçando-o a circundar o centro de alta pressão. Um anticiclone que persista por um longo período denomina-se de "anticiclone de bloqueio", podendo levar a longos períodos de tempo muito quente e seco e mesmo a períodos de seca durante os meses de Verão ou a períodos de frio extremo durante o Inverno.

Diferenças de temperatura causam diferenças de pressão atmosférica. A taxa de variação da pressão atmosférica entre duas áreas é denominada de gradiente de pressão atmosférico e causa o movimento horizontal do ar, ou seja, o vento. A direção dos ventos sempre se dá de regiões de alta pressão (também chamados de anticiclones) para as de baixa pressão (ciclones) e sua velocidade está relacionada com a magnitude do gradiente de pressão.

Um ciclone (ou depressão ou centro de baixa pressão) é uma região em que ar relativamente quente se eleva e favorece a formação de nuvens e precipitação. Por isso tempo nublado, chuva e vento forte estão normalmente associados a centros de baixas pressões. A instabilidade do ar produz um grande desenvolvimento vertical de nuvens cumuliformes associadas a cargas de água.

Centros de baixa pressão são locais onde a pressão atmosférica é a mais baixa na sua vizinhança e em volta do qual existe um padrão organizado de circulação de ar. À medida que o ar flui dos centros de altas pressões para um centro de baixas pressões, pela ação do diferencial de pressões, é defletido pela Força de Corilolis de tal modo que os ventos circulam em espiral ao longo das isóbaras, com um desvio no sentido da depressão, e na direção ciclônica, isto é, na direção oposta ao dos ponteiros de um relógio no Hemisfério Norte e no sentido inverso no Hemisfério Sul. Os ciclones são fáceis de reconhecer num mapa de observações à superfície pelos ventos que tendem a fluir com uma rotação horária-HS (e – “em espiral” - na direção dele) e nas imagens de satélite pela configuração em forma de vírgula de bandas de nuvens.

Um anticiclone (ou centro de alta pressão) é uma região em que o ar se afunda vindo de cima (aquece e fica muito estável) e suprime os movimentos ascendentes necessários à formação de nuvens e precipitação. Por isso bom tempo (seco e sem nuvens) está normalmente associado aos anticiclones. Anticiclone é um local onde a pressão atmosférica é a mais alta na sua vizinhança. À medida que o ar flui a partir dos centros de altas pressões é defletido pela Força de Corilolis de tal modo que os ventos circulam em volta dele na direção dos ponteiros de um relógio no Hemisfério Norte (e no sentido inverso no Hemisfério Sul) - a chamada direção anticiclônica (figura II). Num anticiclone o movimento do ar é descendente, em espiral, expandindo-se à superfície, enquanto numa depressão o movimento é ascendente, em espiral, concentrando-se à superfície.

Figura II. Sistemas de alta e baixa pressão.