domingo, 19 de janeiro de 2014

Caso de Estudo. 7 de Dezembro de 2000. Isabel Soares e JDACT. «A anomalia de vorticidade potencial estende-se na vertical até à superfície onde se irá dar origem a uma anomalia de vorticidade potencial que por sua vez, produzirá uma alteração do campo térmico à superfície, ou seja, uma ondulação das isotérmicas»

jdact e ics

«(…) Para melhor compreender como funciona este intercâmbio introduz-se o conceito de vorticidade potencial, que se define como sendo a vorticidade que apresentaria uma coluna de ar compreendida entre duas superfícies isentrópicas adjacentes, se for levada de uma latitude arbitrária depois de ser comprimida e dilatada adiabáticamente até adquirir uma determinada espessura. Numa massa de ar a vorticidade potencial é conservativa permitindo identificar e massa de ar e segui-la no seu deslocamento (translações e deformações resultantes dos movimentos ascendentes e descendentes). A vorticidade potencial depende essencialmente dos seguintes factores: a estabilidade da camada atmosférica em consideração e a variação vertical do vento horizontal. Os valores da vorticidade potencial são da ordem dos 10-6 m2 s-1 Kkg-1 ao que se convencionou chamar de 1 PVU (unidades de vorticidade potencial). Verifica-se que na troposfera os valores típicos da VP são inferiores a 1,5 PVU enquanto na estratosfera os valores ultrapassam as 2 unidades, em resultado do aumento de estabilidade estática nessa região.  Hoskins et al (1985) apresenta o estudo de uma situação de ciclogénese em que associa uma anomalia de vorticidade potencial nos níveis altos, que está relacionado com o afundamento da tropopausa, sobre uma região baroclínica nos níveis baixos. A anomalia de vorticidade potencial estende-se na vertical até à superfície onde se irá dar origem a uma anomalia de vorticidade potencial que por sua vez, produzirá uma alteração do campo térmico à superfície, ou seja, uma ondulação das isotérmicas. A circulação que decorre da anomalia de temperatura à superfície em associação com a ondulação das isotérmicas estende-se agora em altitude indo reforçar a circulação já existente devida à anomalia de vorticidade potencial inicial.

Esquema da ciclogénese

Posteriormente Hirchberg e Fristch (1991), não incidiram os seus estudos de ciclogénese tendo como base as anomalias de vorticidade potencial, deram antes especial relevo às advecções de temperatura e aos movimentos verticais associados. Consideraram que as advecções de temperatura acima dos 500 hPa em especial aquelas que ocorrem próximo da tropopausa, são bastante significativas e bem mais intensas que as que ocorrem abaixo dos 500 hPa. Afirmam ainda que, uma determinada anomalia de temperatura, seja ela positiva ou negativa, nos níveis altos, associada a ondulações da tropopausa, produzem perturbações mais significativas na pressão à superfície e na espessura do que igual anomalia de temperatura nos níveis baixos.
Hirchberg e Fristch (1991), apresentaram um modelo conceptual de desenvolvimento de ciclogénese onde a sua teoria assenta nos processos associados com o desenvolvimento e evolução de ondulações de tropopausa num contexto baroclínico, podendo dar origem a trocas de temperatura importantes na estratosfera inferior. Esta hipótese tem como base as trocas de temperatura associadas às ondulações da tropopausa e podem actuar juntamente com os processos troposféricos nos níveis baixos para iniciar, desenvolver e catalisar o desenvolvimento das depressões extratropicais. Nesta base e de uma forma simples, a sobreposição de advecções quentes nos níveis altos associadas às intrusões de ar estratosférico devido às ondulações da tropopausa, com advecções quentes nos níveis baixos associadas a zonas baroclínicas na troposfera inferior, criam os ingredientes favoráveis para que se produzam quedas de pressão à superfície.
Partindo do princípio que são cumpridas as condições de balanço entre o campo do vento e o campo da massa é apresentado por Hirchberq e Fristch um modelo de desenvolvimento de uma depressão extratropical onde representam o geopotencial em altitude, 200 hPa, e da pressão à superfície, apresentando um corte vertical com o traçado da tropopausa e com as advecções de ar quente em altitude. Segundo os mesmos, a descida da tropopausa resulta de uma anomalia negativa de temperatura, ou seja, ar mais frio que a vizinhança, nos níveis médios com consequente subsidência. Como consequência, surge uma anomalia positiva de temperatura nos níveis altos, associado ao ar estratosférico. O desenvolvimento da ciclogénese começa a ocorrer devido a um desfasamento entre a referida anomalia positiva de temperatura e uma outra anomalia positiva de temperatura já existente à superfície, relacionada a uma depressão à superfície. O desenvolvimento pára, dando lugar ao enchimento da depressão, quando as ditas anomalias entram em fase. Note-se que o conceito de desfasamento na vertical entre regiões de máximos e mínimos de temperatura é aceite em Holton (1992), para uma situação de desenvolvimento de uma perturbação sinóptica. Este modelo conceptual de ciclogénese pode ser melhor analisado observando a seguinte figura, que esquematiza o desenvolvimento de uma depressão extratropical à luz da teoria de Hirchberg e Fristch.

O diagrama esquematiza o modelo conceptual do desenvolvimento e evolução de uma depressão extratropical, Retirado de Hirchberg e Fristch (1991)

In Isabel Cristina Soares e JDACT, Caso de Estudo, 7 de Dezembro de 2000, Instituto de Meteorologia, Lisboa, 2001.

Cortesia de IM/JDACT