Umidade Atmosférica, Formação das Nuvens e Geração das Chuvas
Umidade Atmosférica
A umidade do ar é resultado da evaporação e da evapotranspiração que ocorre na superfície terrestre, sendo que a evaporação diz respeito à passagem da água em estado líquido (em rios, lagos, oceanos) e a umidade do solo, para o estado gasoso. A evapotranspiração é um termo utilizado para tratar da transpiração dos vegetais. Ela é medida pela quantidade de vapor de água presente na atmosfera. Sua maior presença ou ausência pode ser percebida, mesmo sem o uso de equipamentos precisos. Desse modo é fácil observar que o ar está mais úmido em dias quentes, já que a umidade retarda a transpiração cutânea, tornando o calor menos tolerável. Em dias frios ocorre o oposto, pois o frio se torna mais penetrante e difícil de ser suportado em dias de umidade elevada, pois as roupas se tornam condutoras, favorecendo o resfriamento do corpo.
Na Meteorologia, a umidade relativa do ar é um índice de umidade mais significativo que o da umidade absoluta, afinal a condensação do vapor de água e a precipitação dependem dela. A quantidade máxima de umidade que o ar pode absorver depende da temperatura, sendo mais elevada, quando a temperatura é maior. Como o vapor de água é um gás, ele contribui com o valor da pressão parcial do vapor, aumentando ou diminuindo a pressão atmosférica. Ou seja, quando a pressão atinge seu valor máximo possível para uma determinada temperatura, diz-se que o ar está saturado de umidade, em outras palavras, atinge a pressão de saturação. A temperatura que o ar deve atingir para que ocorra a saturação, quando o nível de umidade é constante, é chamada de temperatura do ponto de orvalho, outro importante índice de umidade para os meteorologistas.
A unidade de medida dessa temperatura é em ºC (graus Celsius), ºF (graus Fahrenheit) ou ºK (graus Kelvin), assim como a temperatura ambiente. A temperatura do ponto de orvalho deve ser comparada com a temperatura do ar livre, para determinar as condições de umidade. Desse modo, se o ar for resfriado abaixo do seu ponto de orvalho ocorre condensação, quando parte do vapor de água se torna líquida. Quando não ocorre a condensação logo que o ponto de orvalho é ultrapassado, diz-se que o ar se encontra supersaturado.
“Umidade” é considerada como a presença do vapor de água na atmosfera. Os termos pressão de vapor, umidade absoluta, umidade específica, razão de mistura e umidade relativa são variações na forma de tratar a presença de vapor d’água na atmosfera. A umidade absoluta é definida como a massa de vapor de água presente na atmosfera por unidade de volume, ou seja, em gramas por centímetro cúbico (g/cm3), e a umidade relativa é a relação em centímetros cúbicos (cm3) entre a umidade absoluta presente na massa de ar, para que em uma dada temperatura o vapor de água se condense e se precipite.
A umidade absoluta decresce rapidamente com a altitude e tende a aumentar com a temperatura, sendo mais elevada durante as horas mais quentes dos dias de calor. Nessa mesma lógica, estudos da distribuição da umidade absoluta na superfície terrestre permitem constatar que sua intensidade é maior na faixa equatorial em virtude da temperatura elevada e da baixa pressão, resultando num índice de chuva mais elevado.
Porém, a umidade absoluta não é muito utilizada como indicador por não retratar com precisão a real quantidade de vapor existente no ar, já que o ar muda de volume ao subir e ao descer. A umidade relativa é o termo mais conhecido para representar a presença do vapor no ar. Ela expressa uma relação de proporção relativa entre o vapor existente no ar e o ponto de saturação do mesmo, ou seja, ela mostra em porcentagem o quanto de vapor está presente no ar em relação à quantidade máxima possível de vapor que nele poderia haver, sob a temperatura em que se encontra.
Umidade Relativa
A umidade relativa é a relação existente entre a umidade absoluta do ar e a umidade absoluta do mesmo ar no ponto de saturação a mesma temperatura. É indicada normalmente em (% UR). A UR indica quão próximo o ar está da saturação, ao invés de indicar a real quantidade de vapor d’água no ar. Quando os instrumentos indicam umidade relativa de 100%, isso quer dizer que o ar está totalmente saturado com vapor d’água e não pode conter nem um pouco a mais, criando a possibilidade de chuva. Mas isso não significa que a umidade relativa deva ser de 100% para que chova - basta que seja 100% onde as nuvens estão se formando.
Medição da Umidade
Os principais instrumentos utilizados para a medida de umidade são os higrômetros, os quais se baseiam na propriedade de determinadas substâncias em absorver água. O higrômetro de cabelo, por exemplo, utiliza a capacidade do cabelo humano, sem oleosidade, de mudar de comprimento de acordo com a variação da umidade do ar. Para medir a umidade do ar é possível utilizar também um psicrômetro, constituído de dois termômetros iguais de mercúrio com bulbos cilíndricos, sendo que em um deles se envolve uma gaze ou tecido de algodão mergulhado em água destilada. A diferença entre a temperatura do termômetro de bulbo seco e do de bulbo úmido vai fornecer a umidade do ar. Essa diferença psicométrica ou depressão do bulbo úmido, além da umidade, fornece a temperatura do ponto de orvalho e a umidade relativa do ar, por intermédio de tabelas e cálculos especiais.
O ar seco é mais leve que o úmido e por isso apresenta maior facilidade para subir na atmosfera. O movimento vertical do ar é de grande importância para a formação das nuvens, as quais envolvem alterações na densidade do ar, que levam às mudanças de temperatura sem que haja perda ou ganho de energia com o ar adjacente. A subida do ar ocorre devido à expansão das moléculas, o que resulta em diminuição de sua densidade em relação ao ambiente. O nome desse processo é resfriamento por expansão adiabática, pois a temperatura do ar decresceu sem perder calor para o ar adjacente. A ocorrência de orvalho, nevoeiro e nuvens, depende do modo como o ar úmido se resfria e, consequentemente, do modo como ocorre a condensação. Quando a condensação do vapor se dá por contato entre o ar quente e úmido e uma superfície fria, há a geração de orvalho. O orvalho forma-se quase ao amanhecer, quando comumente o ar registra sua temperatura mínima, deixando as superfícies frias recobertas por uma película de pequenas gotas de água. Mas também pode ocorrer ao anoitecer, em noites de acentuado resfriamento. Quando uma massa de ar experimenta resfriamento à superfície, nevoeiros podem ser formados. Nevoeiro é um tipo de nuvem estratiforme que se forma na superfície ou muito próximo a ela, e que afeta seriamente a visibilidade podendo evoluir para uma
situação de acidentes graves e até mesmo fatais. Podemos identificar vários tipos de nevoeiros, são eles: a) nevoeiro de radiação – ocorre em noites de céu limpo, quando, ao se resfriar por radiação, a umidade contida no ar se condensa, resultando em uma nuvem próxima ao solo; b) nevoeiro por advecção – ocorre quando há a advecção de ar frio sobre superfícies líquidas, de modo que o vapor incorporado pelo ar frio o satura (a umidade relativa atinge 100%) e, ao se condensar, gera o nevoeiro; e c) nevoeiro de encosta – ocorre nas vertentes de barlavento das montanhas, onde o ar úmido é forçado a ascender e, por resfriamento adiabático, há a condensação do vapor.
Formação das Nuvens
As nuvens resultam dos movimentos de subida do ar úmido, que permitem que ele se resfrie adiabaticamente, sature, atinja a temperatura do ponto de orvalho e condense formando as gotículas de água com diâmetro variado de 10 a 100 micrômetros, contendo em cada metro cúbico cerca de 100 milhões delas, e por cristais de gelo, que tendem a ser um pouco maiores que as gotículas de água. As nuvens são classificadas em tipos de acordo com a forma que apresentam. A forma é originada pela maneira e intensidade como o ar sobe. As nuvens originadas por convecção apresentam aspecto granuloso, o que corresponde às nuvens da família dos cúmulos. Já a subida lenta e gradual gera nuvens do tipo estratificadas, conhecidas como Stratus, Altostratus, e as do tipo fibrosas ou onduladas, chamadas Cirrus. As nuvens são classificadas também em famílias, de acordo com a altura de suas bases em relação ao nível do solo:
- Nuvens altas – cujas bases estão a mais de 7 km da superfície; correspondem às nuvens do tipo Cirrus compostas por cristais de gelo ou às de forma mista com prefixos Cirrus, compostas por cristais de gelo e água super-resfriada;
- Nuvens médias – cujas bases estão entre 2 e 7 km de altura, prefixo Alto, são compostas preferencialmente de água e comumente associadas a mau tempo;
- Nuvens baixas – cujas bases estão abaixo de 2 km; correspondem às do tipo Stratus e Stratocumulus. Pertencem a esta família as nuvens Nimbostratus, que são nuvens de chuvas geradas a partir dos Stratus. Nuvens de desenvolvimento vertical, também classificadas como nuvens baixas, são aquelas geradas pelos movimentos convectivos que formam nuvens do tipo Cúmulos, e que nos trópicos podem ultrapassar os 18 km de extensão. Quando pequenas e isoladas, são chamadas de Cúmulos e indicam tempo bom. Porém, se evoluem para Cumulonimbus, que se formam comumente à tarde, podem trazer chuvas pesadas com granizo e relâmpagos.
Precipitação
A formação de nuvens não é suficiente para que ocorra a precipitação. A condensação que gera as nuvens marcam apenas o início do processo de precipitação. Gotas de água, cristais de gelo e gotas de chuva devem ainda ser produzidas. A maioria das gotas são muito pequenas para vencer a barreira das correntes ascendentes de ar que produzem as nuvens. As que conseguem cair a alguma distância da base da nuvem logo se evaporam. As gotas de chuva precisam crescer o suficiente para não serem carregados pelas correntes do interior das nuvens e para serem capazes de atingir a superfície sem antes evaporarem completamente. Além da chuva e da neve, pode haver precipitação de granizo. Estes são gerados nas nuvens Cumulonimbus, que, por terem grande desenvolvimento vertical e serem formadas por correntes convectivas velozes, permitem que as gotículas de nuvem e de chuva congelem-se ao serem elevadas pelos movimentos turbulentos a setores da nuvem onde as temperaturas encontram-se abaixo de 0° C. O tamanho do granizo indica a força dos movimentos de turbulência que o sustentam: quanto maiores, mais poderosos são os movimentos verticais em seu interior.
Geração das Chuvas
Segundo Mourão (1988), os meteorologistas definem meteoros como todo fenômeno acústico ou ótico que ocorre na atmosfera, podendo ser hidrometeoros, litometeoros, fotometeoros e eletrometeoros. Será dada uma explicação mais aprofundada ao primeiro devido à sua maior relevância em relação ao estudo do tempo e uma breve explanação a respeito das outras formas de meteoros existentes na atmosfera terrestre. Os hidrometeoros são aqueles que se constituem de água, e podem se formam nas camadas superiores da atmosfera e precipitam (caem) na superfície terrestre, como é o caso da chuva, do chuvisco, do granizo, da saraiva, da neve e da tromba-de-água. Ou podem se formar junto à superfície do planeta, não precipitando, sendo eles o orvalho, a geada, a neblina e o nevoeiro. (MOURÃO, 1988)
A chuva (precipitação pluviométrica) é o hidrometeoro que precipita mais conhecido e é composta de partículas líquidas de água, e quando suas gotas são muito pequenas, com diâmetro inferior a meio milímetro, recebe o nome de chuvisco. A saraiva é a precipitação de pedras de gelo, que podem cair separadamente ou em blocos. Já a neve, em geral, é formada por cristais de gelo em forma hexagonal, que se aglomera em flocos. Existem diferentes formas de neve, como, por exemplo, aquelas formadas por pequenos grãos de gelo (havendo certa variação de tamanho) de coloração opaca ou esbranquiçada, que tendem a se romper ao atingir o solo. As precipitações pluviométricas são classificadas de acordo com sua gênese, que é resultante do tipo de processo que controla os movimentos ascensionais geradores das nuvens das quais se precipitam, sendo assim diferenciadas:
Chuvas convectivas – ocorrem nas células convectivas. Os movimentos verticais que caracterizam a célula de convecção resultam do aquecimento do ar úmido, que se expande, ascendendo para níveis superiores da Troposfera. Aí ele se resfria adiabaticamente, atingindo seu ponto de saturação, condensa e há a formação de nuvens. As nuvens do tipo Cumuliformes são produzidas pelos movimentos ascendentes que caracterizam a convecção, que junto com o aquecimento do ar, ao longo do dia, tendem a se transformar em Cumulonimbus, responsáveis pelos aguaceiros tropicais de final de tarde.
Chuvas frontais – as frentes estão associadas à formação de nuvens que ocorrem pela ascensão de ar úmido. A intensidade e a duração das chuvas nela (frente) gerada serão influenciadas pelo tempo de permanência da frente num dado local. Também pela umidade contida nas massas de ar que as formam, pelos contrastes de temperatura entre as massas (fria e quente, quando se encontram) e pela velocidade de deslocamento da frente.
Chuvas orográficas – ocorrem por uma ação (interferência) física do relevo, que atua como uma barreira à advecção livre do ar, forçando-o a ascender. O ar úmido e quente, soprando geralmente do oceano em direção ao continente, encontra uma barreira física – o relevo, resfria-se adiabaticamente, havendo a condensação do vapor de água contido nas nuvens. O resfriamento conduz à saturação do vapor, possibilitando a formação de nuvens Estratiformes e Cumuliformes. A precipitação ocorre nas vertentes a barlavento, são geralmente chuvas de pequena intensidade e de grande duração, em pequenas áreas. O ar seco, leve, ascende, vencendo as barreiras do relevo e criando a chamada sombra pluviométrica a sotavento, dando lugar a áreas mais secas ou semi-áridas.
A distribuição geográfica das chuvas no globo mantém uma forte inter-relação com as correntes marítimas, as zonas de temperatura, os ventos oceânicos e a dinâmica da baixa atmosfera. No Equador, onde há mais calor, os processos de evaporação são marcantes e as correntes oceânicas quentes aquecem o ar, formam-se as principais zonas chuvosas do globo.
Nas regiões tropicais, as áreas litorâneas orientais dos continentes são mais chuvosas que as correspondentes ocidentais, pois a elas chegam os ventos quentes e úmidos dos oceanos. Nas zonas costeiras sob o predomínio da atuação das correntes oceânicas frias, há maior estabilidade do ar e ocorrem menos chuvas que nas anteriores. As zonas subtropicais têm a distribuição das chuvas controladas pelos movimentos de descida do ar proveniente da zona de alta pressão tropical. As zonas de latitudes médias são chuvosas, pois se localizam nas áreas de convergência dos sistemas de baixa pressão subpolares. A partir dessa área em direção aos polos, a pluviosidade decresce de forma acentuada, como resultado das baixas temperaturas e das altas pressões dos polos.
1)- As variações sazonais são resultantes da inclinação do eixo da terra causadas pelo movimento de rotação em relação a órbita da Terra, fazendo com a localização de parte Terra em relação ao sol seja continuamente variada durante o movimento de translação da terra em torno do sol. Essas Variações sazonais é que determina a variação de temperatura em cada ponto da terra, conforme sua inclinação e incidência de radiação solar sobre ela.
2 - A camada inferior da atmosfera que é a troposfera, que atinge no máximo 20 km de altitude e onde ocorrem os fenômenos climáticos, como a formação de nuvens e sua precipitação em fome de chuvas, neve, granizo, formação de neblinas, bem como a interação biológica que determina a existência de vida na Terra.
