Circulação Geral da Atmosfera
Um dos primeiros estudos quanto à circulação do ar em uma escala mais ampla é atribuído a Edmund Halley, cujo nome é ligado à elaboração do primeiro mapa verdadeiramente meteorológico do mundo. Este mapa constituía-se de uma simples representação gráfica dos ventos de leste (Alísios) descritos por Cristóvão Colombo em sua primeira viagem ao novo mundo.
Juntamente com o mapa, Halley publicou um artigo, em 1686, no qual descreveu os ventos Alísios através da seguinte explicação: ele sugeriu que o fluxo dos ventos era criado pelo ar quente ascendendo na zona de máximo aquecimento das latitudes baixas (Equador), e que esse ar se dirigia para os polos, enquanto ar frio se deslocava dos polos em direção ao Equador num continuo ciclo de transferência de calor (grande célula de convecção térmica) que gerava os ventos. Contudo, Halley não conseguiu explicar porque os ventos sempre sopravam do leste.
George Hadley, em 1735 após se intrigar com os estudos de Halley, obteve a resposta: a rotação da Terra. Hadley estava ciente de que a energia solar impulsiona os ventos. Ele propôs que o grande contraste de temperatura entre os polos e o Equador cria uma circulação térmica semelhante àquela da brisa marítima. O aquecimento desigual da Terra faria o ar se mover para equilibrar as desigualdades. Numa demonstração de como seria a circulação dos ventos se a Terra não girasse tem-se o seguinte: o ar equatorial mais aquecido subiria e se deslocaria para os polos. Eventualmente esta corrente em alto nível atingiria os polos, onde ela desceria, se espalharia na superfície e retornaria ao Equador. Quando o ar polar se aproximasse do Equador, se aqueceria e subiria novamente. Portanto, a circulação proposta por Hadley para uma Terra sem rotação tem ar superior indo para os polos e ar na superfície indo para o Equador.
Ao incluir o efeito da rotação da Terra, Hadley sustentou que esse efeito faria com que os ventos em superfície se tornassem mais ou menos de leste para oeste e os em altitude de oeste para leste. Isso significa que os ventos de superfície soprariam contra a rotação da Terra, que é de oeste para leste. Essa situação é improvável de ocorrer, por que os ventos de superfície freariam o movimento de rotação da Terra. A energia cinética dos ventos se converteria em calor de atrito e os ventos se desacelerariam. Portanto, corrente de leste em uma latitude precisa ser equilibrada por corrente de oeste em outra.
O modelo mais atual de circulação geral da atmosfera, segundo Lucas (2007), foi proposto por William Ferrel (1856) e, mais tarde, aprimorado por Carl-Gustaf Arvid Rossby (1941), que inclui o efeito da Força de Coriolis5 e a existência de três células de circulação meridional em cada hemisfério. A disposição das células de circulação é a seguinte: Célula de Hadley, localizada na faixa tropical com ramo ascendente próximo ao Equador e ramo descendente próximo a 30º latitude; Célula de Ferrel, localizada na faixa de latitudes médias com ramo ascendente próximo aos 60º de latitude e descendente nos 30º; Célula Polar, localizada na região polar. A célula de Hadley é um sistema de circulação direta. É caracterizada como modelo de circulação térmica com aquecimento máximo nas latitudes baixas, o que explica o curso dos ventos alísios em direção ao Equador.
Localizada entre as regiões subtropicais e subpolares, a célula de Ferrel possui sentido oposto ao da célula de Hadley. Nessa região de convergência dos ventos de oeste (latitudes médias) com os ventos polares localizam-se duas zonas de convergência extratropical, onde o ar quente e úmido encontra-se com ar frio e seco, de origem pola.
Suponhamos que a superfície da Terra fosse uniforme, ou seja, homogênea. Existiriam faixas zonais de alta e baixa pressão, conforme mostrado na figura 19a e descritas da seguinte forma:
• Na região do Equador localiza-se uma zona de pressão baixa de maior precipitação do globo devido ao encontro dos ventos alísios, e é denominada zona de convergência intertropical (ZCIT).
• Nas faixas em torno de 20° a 35° de latitude (norte e sul) estão localizadas regiões de subsidência (descida) e vento divergente, as zonas subtropicais de alta pressão. Na região em torno de 50° a 60° de latitude existe uma zona de pressão baixa originada pelo encontro dos ventos polares de leste com os ventos de oeste de latitudes médias.
• Nos polos localizam-se outras zonas de alta pressão de onde se originam os ventos polares de leste. Porém, a superfície da Terra não é homogênea, pois é composta basicamente de terra e água. No HN, onde há uma proporção maior de terra, a distribuição zonal é substituída por células semipermanentes de alta e baixa pressão atmosféricas. Esta distribuição é ainda influenciada pelas variações sazonais de temperatura do ar, que servem para fortalecer ou enfraquecer as células de pressão. Como consequência, a configuração dos campos de pressão atmosférica sobre a Terra variam durante o ano.
Resumidamente podemos dizer que na zona equatorial, entre as latitudes de 10º e 15º ao norte e ao sul do Equador, há presença de uma massa de ar de baixa pressão, devido à grande incidência de radiação solar. Nas zonas tropicais, nas latitudes de 15º-20º a 30º-40º, encontram-se as áreas de alta pressão, devido ao fluxo de ar proveniente do alto da circulação atmosférica. Já nas zonas temperadas ocorrem áreas de baixa pressão, devido à relativa intensidade da radiação solar. Nas calotas polares ocorre alta pressão devido às baixas temperaturas.
