De onde vêm as chuvas?
por Felipe A. P. L. Costa [*].
Não há chuva sem nuvens e não há nuvens sem água. A energia que chega com os raios solares aquece o ar, os mares e os rios; o ar quente se expande, tornando-se capaz de reter ainda mais moléculas de água; o ar quente e úmido ascende e, a partir de certa altitude, forma gotículas de chuva ou cristais de gelo em torno dos núcleos de condensação (e.g., partículas em suspensão no ar).
Na caracterização de Edwards (2011, p. 38):
“Nuvens se formam quando o vapor d’água na atmosfera se condensa em torno de partículas sólidas (p.ex., grãos de pólen, poeira ou sal da névoa salina) para formar pequenas gotículas de água ou, em altitudes mais elevadas e temperaturas mais baixas, cristais de gelo. A condensação pode ocorrer também em aerossóis, que são gotas diminutas, geralmente de compostos de sulfato, principalmente de ácido sulfúrico formado a partir de vapor d’água e dióxido de enxofre (SO2) emitidos por vulcões ou produzidos por processos industriais.
“Como a pressão diminui com a altura na atmosfera […], as gotas de água podem existir nas nuvens a temperaturas abaixo de –12ºC, como uma mistura de gotículas de água e cristais de gelo a temperaturas entre –12ºC e –30ºC e predominantemente como cristais de gelo a temperatura inferiores a –30ºC. As nuvens consistem inteiramente de cristais de gelo a temperaturas inferiores a –40ºC.”
O autor está a descrever um panorama local e momentâneo. Para examinarmos o que se passa em escala planetária, um componente adicional deve ser trazido para a conversa: os ventos.
Nas palavras de Barry & Choley (2013, p. 161):
“A atmosfera atua como uma máquina térmica gigante, onde a diferença de temperatura entre os polos e o equador, causada pelo aquecimento solar diferencial, impulsiona a circulação atmosférica e oceânica planetária. A conversão de energia térmica em cinética para produzir movimento deve envolver ar ascendente e descendente, mas os movimentos verticais costumam ser menos óbvios do que os horizontais, que podem cobrir grandes áreas e persistir por períodos de alguns dias a vários meses.”
1. Fluidos em movimento.
Duas esferas terrestres se caracterizam pela presença de materiais fluidos: o oceano global e a atmosfera. Sabendo que a Terra não para de se movimentar, caberia bem a pergunta: que efeitos os movimentos do planeta têm sobre o comportamento dessas gigantescas massas de fluidos? (Pense no que acontece quando corremos segurando um copo d’água.)
O impacto é tremendo. Para entender o que se passa, devemos atentar para o seguinte: (i) a radiação solar e a rotação da Terra são os fatores a impulsionar a formação e a direção das correntes; e (ii) a dinâmica interna das correntes tem dois componentes principais, os movimentos verticais (e.g., de baixo para cima) e os horizontais (e.g., de leste para oeste).
A ação combinada e simultânea desses fatores gera os padrões globais de circulação, tanto dos oceanos como da atmosfera.
2. Correntes de ar.
A intensidade da insolação diminui com a latitude, de sorte que a zona equatorial recebe mais energia do que qualquer outra faixa latitudinal (ver Cap. 6).
E este é um ótimo ponto de partida para entender os padrões de circulação: o ar equatorial tende a esquentar mais rapidamente do que o ar estacionado em qualquer outra zona latitudinal. À medida que é aquecido (direta ou indiretamente), o ar equatorial se expande e ascende. O vazio deixado para trás pelas massas que ascendem é ocupado por massas mais frias e densas, que se deslocam horizontalmente, vindas de latitudes mais altas.
À medida que sobe, o ar perde calor e umidade. Quando atinge a alta troposfera [1], o ar equatorial é subdividido em duas correntes – uma é empurrada em direção ao polo Norte e a outra vai em direção ao polo Sul. Essas correntes se deslocam pelo alto até por volta das latitudes de 30° N e S, quando então descendem como massas de ar frio e seco – razão pela qual se diz que essas latitudes estão sujeitas a células de alta pressão. Ao contrário da zona equatorial, caracterizada pelas chuvas fortes e frequentes, regiões de alta pressão se caracterizam pela escassez de chuvas.
O ar descendente, à medida que se aproxima da superfície, é subdividido em duas correntes, uma é empurrada em direção ao equador (ventos alísios) e a outra vai em direção aos polos (ventos de oeste). Em ambos os casos, o ar se aquece (leia-se: se expande e ganha umidade) ao longo do caminho. Por volta de 60° (N e S), os ventos de oeste colidem com as massas que estão a vir dos polos e juntas sobem para a alta troposfera. A radiação incidente é bem menor, de sorte que a altitude máxima alcançada é mais baixa. No alto, o ar ascendente mais uma vez se subdivide em duas correntes; ambas são empurradas por cima, sendo que uma vai para os polos (90º N e S) e a outra vai em direção aos trópicos (Câncer e Capricórnio). É o fim da linha. Toda a massa de ar que chega aos polos descende, sendo então empurrada de volta em direção ao equador (ventos polares de leste). Por volta da latitude de 60° (N e S), como já foi dito, encontram os ventos de oeste e ascendem juntos.
Essas correntes diferem muito em termos de umidade, de sorte que os regimes de chuva produzidos por elas variam bastante.
Nas palavras de Villiers (2002, p. 56-7):
“Pois para haver chuva ou neve, é necessário que haja não somente vapor de água suficiente no ar, mas também ar em movimento ascendente, o suficiente para carregar o vapor de água a altitudes em que possa haver precipitação. Os sistemas de ventos da Terra têm um papel significativo nesse processo. Os ventos alísios, por exemplo, esquentam à medida que se aproximam do equador. Eles captam a umidade do oceano, incidentalmente aumentando a salinidade de sua superfície e fazendo seu nível baixar. Quando atingem o equador, eles ascendem no ar quente, e o vapor d’água neles contido se condensa e forma nuvens. A precipitação líquida é maior próximo ao equador, bem como nos cinturões dos ventos dominantes de oeste, onde as tempestades são frequentes. Nos subtrópicos, no entanto, o ar é estável e a evaporação é maior do que a precipitação; não é de surpreender que a maioria dos desertos do mundo esteja lá [2]. Nas proximidades dos polos, onde o ar tanto é estável quanto contém pouco vapor d’água por causa do frio, há menos precipitação ainda.”
Como as massas de ar ascendente são mais intensas durante o verão, essa estação do ano tende a se caracterizar por chuvas mais fortes e mais frequentes, notadamente em regiões tropicais.
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NOTAS.
[*] Artigo extraído e adaptado do livro O tamanho do mundo & outras conjecturas (no prelo). Sobre a campanha Pacotes Mistos Completos (por meio da qual é possível adquirir, sem despesas postais, pacotes com os quatro livros do autor), ver o artigo Ciência e poesia em quatro volumes. Para adquirir o pacote ou algum volume específico, ou para mais informações, faça contato pelo endereço [email protected]. Para conhecer outros artigos ou obter amostras dos livros, ver aqui.
[1] O valor exato dessa altitude limite diminui com a latitude, sendo máxima no equador – ver Barry & Chorley (2013).
[2] Exemplos: Atacama (Chile), Kalahari (África austral) e Vitória (Austrália) – ver Louw & Seely (1982).
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REFERÊNCIAS CITADAS.
+ Barry, RG & Chorley, RJ. 2013 [2010]. Atmosfera, tempo e clima, 9ª ed. P Alegre, Artmed.
+ Edwards, N. 2011 [2008]. Um planeta habitável. In: Cockell, C, org. Sistema Terra-vida. SP, O Textos.
+ Louw, GN & Seely, MK. 1982. Ecology of desert organisms. Londres, Longman.
+ Villiers, M. 2002 [1999]. Água. RJ, Ediouro.
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