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Ciclone

Cyclone

Em meteorologia , um ciclone ( / s . k l n / ) é uma grande massa de ar que gira em torno de um forte centro de baixa pressão atmosférica , no sentido anti-horário no Hemisfério Norte e no sentido horário no Hemisfério Sul como visto de cima (oposto). a um anticiclone ). [1] [2] Os ciclones são caracterizados por ventos em espiral que giram em torno de uma zona de baixa pressão . [3] [4] Os maiores sistemas de baixa pressão sãovórtices polares e ciclones extratropicais de maior escala (a escala sinótica ). Ciclones de núcleo quente, como ciclones tropicais e ciclones subtropicais , também estão dentro da escala sinótica. [5] Mesociclones , tornados e redemoinhos de poeira estão dentro de uma mesoescala menor . [6] Os ciclones de nível superior podem existir sem a presença de uma superfície baixa, e podem se separar da base da troposférica superior tropical durante os meses de verão no Hemisfério Norte . Ciclones também foram vistos em planetas extraterrestres, comoMarte , Júpiter e Netuno . [7] [8] A ciclogênese é o processo de formação e intensificação de ciclones. [9] Os ciclones extratropicais começam como ondas em grandes regiões de contrastes de temperatura nas latitudes médias, chamadas zonas baroclínicas . Essas zonas se contraem e formam frentes meteorológicas à medida que a circulação ciclônica se fecha e se intensifica. Mais tarde em seu ciclo de vida, os ciclones extratropicais ocluem à medida que massas de ar frio cortam o ar mais quente e se tornam sistemas de núcleo frio. A trilha de um ciclone é guiada ao longo de seu ciclo de vida de 2 a 6 dias pelo fluxo de direção da corrente de jato subtropical .

Um ciclone extratropical perto da Islândia em 4 de setembro de 2003

As frentes meteorológicas marcam a fronteira entre duas massas de ar de diferentes temperaturas , umidades e densidades , e estão associadas aos fenômenos meteorológicos mais proeminentes . Frentes frias fortes normalmente apresentam faixas estreitas de tempestades e clima severo , e podem ocasionalmente ser precedidas por linhas de instabilidade ou linhas secas . Tais frentes formam-se a oeste do centro de circulação e geralmente se deslocam de oeste para leste; as frentes quentes se formam a leste do centro do ciclone e geralmente são precedidas por precipitação estratiforme e neblina . Frentes quentes se movemem direção ao pólo à frente do caminho do ciclone. As frentes ocluídas se formam no final do ciclo de vida do ciclone perto do centro do ciclone e geralmente envolvem o centro da tempestade.

A ciclogênese tropical descreve o processo de desenvolvimento de ciclones tropicais. Os ciclones tropicais se formam devido ao calor latente impulsionado pela atividade significativa da tempestade e são núcleos quentes. [10] [11] Os ciclones podem fazer a transição entre as fases extratropical, subtropical e tropical. [12] Os mesociclones se formam como ciclones de núcleo quente sobre a terra e podem levar à formação de tornados . [13] Trombas d'água também podem se formar a partir de mesociclones, mas mais frequentemente se desenvolvem a partir de ambientes de alta instabilidade e baixo cisalhamento vertical do vento . [14] Nos oceanos Atlântico e nordeste do Pacífico, um ciclone tropical é geralmente referido como um furacão(do nome da antiga divindade do vento da América Central, Huracan ), nos oceanos Índico e Pacífico Sul é chamado de ciclone, e no noroeste do Pacífico é chamado de tufão . [15] O crescimento da instabilidade nos vórtices não é universal. Por exemplo, o tamanho, intensidade, convecção úmida, evaporação da superfície, o valor da temperatura potencial em cada altura potencial podem afetar a evolução não linear de um vórtice. [16] [17]

Nomenclatura

Henry Piddington publicou 40 artigos sobre tempestades tropicais de Calcutá entre 1836 e 1855 no The Journal of the Asiatic Society . Ele também cunhou o termo ciclone , significando a bobina de uma cobra. Em 1842, ele publicou sua tese histórica, Leis das Tempestades . [18]

Estrutura

Comparação entre ciclones extratropicais e tropicais na análise de superfície

Há uma série de características estruturais comuns a todos os ciclones. Um ciclone é uma área de baixa pressão . [19] O centro de um ciclone (muitas vezes conhecido em um ciclone tropical maduro como o olho ), é a área de menor pressão atmosférica na região. [19] Perto do centro, a força do gradiente de pressão (da pressão no centro do ciclone em comparação com a pressão fora do ciclone) e a força do efeito Coriolis devem estar em equilíbrio aproximado, ou o ciclone entraria em colapso sobre si mesmo como resultado da diferença de pressão. [20]

Por causa do efeito Coriolis , o fluxo de vento em torno de um grande ciclone é anti-horário no Hemisfério Norte e no sentido horário no Hemisfério Sul. [21] No Hemisfério Norte, os ventos mais rápidos em relação à superfície da Terra, portanto, ocorrem no lado leste de um ciclone que se move para o norte e no lado norte de um ciclone que se move para o oeste; o oposto ocorre no Hemisfério Sul. [22] Em contraste com os sistemas de baixa pressão, o fluxo de vento em torno dos sistemas de alta pressão é no sentido horário ( anticiclônico ) no hemisfério norte e no sentido anti-horário no hemisfério sul.

Formação

A área de baixa pressão extratropical inicial se forma no local do ponto vermelho na imagem. Geralmente é perpendicular (em ângulo reto) à formação de nuvens em forma de folha vista no satélite durante o estágio inicial da ciclogênese. A localização do eixo da corrente de jato de nível superior está em azul claro.
Os ciclones tropicais se formam quando a energia liberada pela condensação da umidade no ar ascendente causa um ciclo de feedback positivo sobre as águas quentes do oceano. [23]

A ciclogênese é o desenvolvimento ou fortalecimento da circulação ciclônica na atmosfera. [9] Ciclogênese é um termo abrangente para vários processos diferentes que resultam no desenvolvimento de algum tipo de ciclone. [24] Pode ocorrer em várias escalas, desde a microescala até a escala sinótica.

Os ciclones extratropicais começam como ondas ao longo das frentes climáticas antes de se ocluir mais tarde em seu ciclo de vida como sistemas de núcleo frio. No entanto, alguns ciclones extratropicais intensos podem se tornar sistemas de núcleo quente quando ocorre uma reclusão quente .

Os ciclones tropicais se formam como resultado de atividade convectiva significativa e são núcleos quentes. [11] Os mesociclones se formam como ciclones de núcleo quente sobre a terra e podem levar à formação de tornados. [13] Trombas d'água também podem se formar a partir de mesociclones, mas mais frequentemente se desenvolvem a partir de ambientes de alta instabilidade e baixo cisalhamento vertical do vento . [14] A ciclólise é o oposto da ciclogênese, e é o equivalente do sistema de alta pressão, que trata da formação de áreas de alta pressãoAnticiclogênese . [25]

Uma superfície baixa pode se formar de várias maneiras. A topografia pode criar uma superfície baixa. Sistemas convectivos de mesoescala podem gerar baixas superficiais que são inicialmente de núcleo quente. [26] A perturbação pode crescer em uma formação ondulatória ao longo da frentee o baixo está posicionado na crista. Em torno da baixa, o fluxo torna-se ciclônico. Este fluxo rotacional move o ar polar em direção ao equador no lado oeste da baixa, enquanto o ar quente se move em direção ao polo no lado leste. Uma frente fria aparece no lado oeste, enquanto uma frente quente se forma no lado leste. Normalmente, a frente fria se move em um ritmo mais rápido do que a frente quente e "alcança" com ela devido à lenta erosão da massa de ar de maior densidade à frente do ciclone. Além disso, a massa de ar de densidade mais alta varrendo atrás do ciclone fortalece a massa de ar frio de pressão mais alta e mais densa. A frente fria sobrepuja a frente quente e reduz o comprimento da frente quente. [27] Neste ponto, uma frente ocluídaformas onde a massa de ar quente é empurrada para cima em uma calha de ar quente no alto, que também é conhecida como trowal . [28]

A ciclogênese tropical é o desenvolvimento e fortalecimento de um ciclone tropical . [29] Os mecanismos pelos quais a ciclogênese tropical ocorre são distintamente diferentes daqueles que produzem ciclones de latitude média. A ciclogênese tropical, o desenvolvimento de um ciclone de núcleo quente , começa com uma convecção significativa em um ambiente atmosférico favorável. Existem seis requisitos principais para a ciclogênese tropical:

  1. temperaturas da superfície do mar suficientemente quentes, [30]
  2. instabilidade atmosférica,
  3. alta umidade nos níveis mais baixos e médios da troposfera
  4. força de Coriolis suficiente para desenvolver um centro de baixa pressão
  5. um foco ou distúrbio de baixo nível preexistente
  6. baixo cisalhamento vertical do vento . [31]

Uma média de 86 ciclones tropicais de intensidade de tempestade tropical se formam anualmente em todo o mundo, [32] com 47 atingindo a força de furacão/tufão e 20 tornando-se ciclones tropicais intensos (pelo menos intensidade de Categoria 3 na escala de furacões Saffir-Simpson ). [33]

Escala sinótica

Um gráfico sinótico fictício de um ciclone extratropical que afeta o Reino Unido e a Irlanda. As setas azuis entre as isóbaras indicam a direção do vento, enquanto o símbolo "L" denota o centro do "baixo". Observe os limites frontais ocluídos, frios e quentes .

Os seguintes tipos de ciclones são identificáveis ​​em gráficos sinóticos.

Tipos baseados em superfície

Existem três tipos principais de ciclones de superfície: ciclones extratropicais , ciclones subtropicais e ciclones tropicais

Ciclone extratropical

Um ciclone extratropical é um sistema climático de baixa pressão de escala sinótica que não possui características tropicais , [34] pois está conectado com frentes e gradientes horizontais (em vez de verticais) em temperatura e ponto de orvalho, também conhecidos como "zonas baroclínicas". [35]

" Extratropical " é aplicado a ciclones fora dos trópicos, nas latitudes médias. Esses sistemas também podem ser descritos como "ciclones de latitude média" devido à sua área de formação, ou "ciclones pós-tropicais" quando um ciclone tropical se move ( transição extratropical ) para além dos trópicos. [35] [36] Eles são frequentemente descritos como "depressões" ou "baixas" pelos meteorologistas e pelo público em geral. Estes são os fenômenos cotidianos que, juntamente com os anticiclones , impulsionam o clima em grande parte da Terra.

Embora os ciclones extratropicais sejam quase sempre classificados como baroclínicos , pois se formam ao longo de zonas de temperatura e gradiente de ponto de orvalho nos ventos de oeste , às vezes podem se tornar barotrópicos no final de seu ciclo de vida quando a distribuição de temperatura ao redor do ciclone se torna bastante uniforme com o raio. [37] Um ciclone extratropical pode se transformar em uma tempestade subtropical e, a partir daí, em um ciclone tropical, se permanecer sobre águas quentes o suficiente para aquecer seu núcleo e, como resultado, desenvolver convecção central. [38] Um tipo particularmente intenso de ciclone extratropical que atinge durante o inverno é conhecido coloquialmente como nor'easter .

Baixa polar
Uma baixa polar sobre o Mar do Japão em dezembro de 2009

Uma baixa polar é um sistema de baixa pressão atmosférica de pequena escala e vida curta (depressão) que é encontrado sobre as áreas oceânicas em direção aos polos da frente polar principalnos hemisférios Norte e Sul. As baixas polares foram identificadas pela primeira vez nas imagens de satélite meteorológico que se tornaram disponíveis na década de 1960, que revelaram muitos vórtices de nuvens de pequena escala em altas latitudes. As baixas polares mais ativas são encontradas em certas áreas marítimas livres de gelo no Ártico ou perto dele durante o inverno, como o Mar da Noruega, Mar de Barents, Mar de Labrador e Golfo do Alasca. As baixas polares dissipam-se rapidamente quando atingem a terra. Os sistemas antárticos tendem a ser mais fracos do que os do norte, uma vez que as diferenças de temperatura ar-mar ao redor do continente são geralmente menores .. No entanto, baixas polares vigorosas podem ser encontradas sobre o Oceano Antártico. Durante o inverno, quando as baixas do núcleo frio com temperaturas nos níveis médios da troposfera atingem -45 ° C (-49 ° F) se movem sobre águas abertas, a convecção profunda se forma, o que permite que o desenvolvimento de baixa polar se torne possível. [39] Os sistemas geralmente têm uma escala de comprimento horizontal de menos de 1.000 quilômetros (620 milhas) e existem por não mais que alguns dias. Eles fazem parte da classe maior de mesoescalasistemas meteorológicos. Baixas polares podem ser difíceis de detectar usando relatórios meteorológicos convencionais e são um perigo para operações de alta latitude, como navegação e plataformas de gás e petróleo. As baixas polares têm sido referidas por muitos outros termos, como vórtice polar de mesoescala, furacão do Ártico, baixa do Ártico e depressão do ar frio. Hoje, o termo é geralmente reservado para os sistemas mais vigorosos que possuem ventos próximos à superfície de pelo menos 17 m/s. [40]

Subtropical

Tempestade subtropical Alex no norte do Oceano Atlântico em janeiro de 2016

Um ciclone subtropical é um sistema climático que possui algumas características de um ciclone tropical e algumas características de um ciclone extratropical . Eles podem se formar entre o equador e o paralelo 50. [41] Já na década de 1950, os meteorologistas não sabiam se deveriam ser caracterizados como ciclones tropicais ou ciclones extratropicais, e usavam termos como quase-tropical e semi-tropical para descrever os híbridos de ciclones. [42] Em 1972, o Centro Nacional de Furacões reconheceu oficialmente esta categoria de ciclone. [43] Os ciclones subtropicais começaram a receber nomes fora da lista oficial de ciclones tropicais na Bacia do Atlântico em 2002.[41] Eles têm padrões de vento amplos com ventos máximos sustentados localizados mais distantes do centro do que os ciclones tropicais típicos, e existem em áreas de gradiente de temperatura fraco a moderado. [41]

Uma vez que eles se formam a partir de ciclones extratropicais, que têm temperaturas mais frias do que as normalmente encontradas nos trópicos, a temperatura da superfície do mar necessária é de cerca de 23 graus Celsius (73 ° F) para sua formação, que é três graus Celsius (5 ° F) inferior à para ciclones tropicais. [44] Isso significa que os ciclones subtropicais são mais propensos a se formar fora dos limites tradicionais da temporada de furacões. Embora as tempestades subtropicais raramente tenham ventos com força de furacão, elas podem se tornar de natureza tropical à medida que seus núcleos se aquecem. [45]

Tropical

A tropical cyclone is a storm system characterized by a low-pressure center and numerous thunderstorms that produce strong winds and flooding rain.[46] A tropical cyclone feeds on heat released when moist air rises, resulting in condensation of water vapour contained in the moist air.[46] They are fueled by a different heat mechanism than other cyclonic windstorms such as nor'easters, European windstorms, and polar lows, leading to their classification as "warm core" storm systems.[46][11]

O termo "tropical" refere-se tanto à origem geográfica desses sistemas, que se formam quase exclusivamente em regiões tropicais do globo, [47] quanto à sua dependência das massas de ar tropicais marítimas para sua formação. O termo "ciclone" refere-se à natureza ciclônica das tempestades, com rotação no sentido anti -horário no Hemisfério Norte e rotação no sentido horário no Hemisfério Sul . [47] Dependendo de sua localização e força, os ciclones tropicais são referidos por outros nomes, como furacão , tufão , tempestade tropical , tempestade ciclônica ,depressão tropical , ou simplesmente como um ciclone. [47]

Embora os ciclones tropicais possam produzir ventos extremamente poderosos e chuvas torrenciais, eles também são capazes de produzir ondas altas e uma onda de tempestade prejudicial . [48] ​​Seus ventos aumentam o tamanho das ondas e, ao fazê-lo, atraem mais calor e umidade para seu sistema, aumentando assim sua força. Eles se desenvolvem sobre grandes massas de água quente, [49] e, portanto, perdem sua força se se moverem sobre a terra. [50] Esta é a razão pela qual as regiões costeiras podem receber danos significativos de um ciclone tropical, enquanto as regiões do interior são relativamente seguras de ventos fortes. [47] Chuvas fortes, no entanto, podem produzir inundações significativas no interior. [47]As ondas de tempestade são elevações no nível do mar causadas pela pressão reduzida do núcleo que, na verdade, "suga" a água para cima e pelos ventos que, na verdade, "empilham" a água. As ondas de tempestade podem produzir extensas inundações costeiras de até 40 quilômetros (25 milhas) da costa. [47] Embora seus efeitos sobre as populações humanas possam ser devastadores, os ciclones tropicais também podem aliviar as condições de seca . [51] Eles também transportam calor e energia para longe dos trópicos e os transportam para latitudes temperadas , [47] o que os torna uma parte importante da circulação atmosférica globalmecanismo. Como resultado, os ciclones tropicais ajudam a manter o equilíbrio na troposfera da Terra . [47]

Muitos ciclones tropicais se desenvolvem quando as condições atmosféricas em torno de uma fraca perturbação na atmosfera são favoráveis. [47] Outros se formam quando outros tipos de ciclones adquirem características tropicais. Os sistemas tropicais são então movidos por ventos de direção na troposfera ; se as condições permanecerem favoráveis, a perturbação tropical se intensifica, podendo até desenvolver um olho. No outro extremo do espectro, se as condições ao redor do sistema se deteriorarem ou o ciclone tropical atingir a terra firme, o sistema enfraquece e eventualmente se dissipa. Um ciclone tropical pode se tornar extratropical à medida que se move em direção a latitudes mais altas se sua fonte de energia mudar de calor liberado por condensação para diferenças de temperatura entre massas de ar. [11] Um ciclone tropical geralmente não é considerado subtropical durante sua transição extratropical. [52]

Tipos de nível superior

Ciclone polar

Um ciclone polar, subpolar ou ártico ( também conhecido como vórtice polar ) [53] é uma vasta área de baixa pressão que se fortalece no inverno e enfraquece no verão. [54] Um ciclone polar é um sistema climático de baixa pressão , geralmente abrangendo 1.000 quilômetros (620 milhas) a 2.000 quilômetros (1.200 milhas), [55]em que o ar circula no sentido anti-horário no hemisfério norte e no sentido horário no hemisfério sul. A aceleração de Coriolis agindo sobre as massas de ar movendo-se em direção aos polos em alta altitude, causa uma circulação anti-horária em alta altitude. O movimento do ar em direção aos pólos se origina da circulação de ar da célula polar . A baixa polar não é impulsionada por convecção como são os ciclones tropicais, nem as interações das massas de ar frio e quente como são os ciclones extratropicais, mas é um artefato do movimento global do ar da célula polar. A base da baixa polar está na troposfera média a alta. No Hemisfério Norte, o ciclone polar tem, em média, dois centros. Um centro fica perto da Ilha de Baffin e o outro no nordeste da Sibéria. [53]No hemisfério sul, tende a estar localizado perto da borda da plataforma de gelo Ross , perto de 160 de longitude oeste. [56] Quando o vórtice polar é forte, seu efeito pode ser sentido na superfície como um vento de oeste (em direção ao leste). Quando o ciclone polar é fraco, ocorrem surtos de frio significativos. [57]

Célula TUTT

Sob circunstâncias específicas, baixas frias de nível superior podem romper-se a partir da base da calha troposférica superior tropical (TUTT), que está localizada no meio do oceano no Hemisfério Norte durante os meses de verão. Esses vórtices ciclônicos troposféricos superiores, também conhecidos como células TUTT ou TUTT baixos, geralmente se movem lentamente de leste-nordeste para oeste-sudoeste, e suas bases geralmente não se estendem abaixo de 20.000 pés (6.100 m) de altitude. Uma fraca superfície invertida dentro do vento alísio é geralmente encontrada abaixo deles, e eles também podem estar associados a amplas áreas de nuvens de alto nível. O desenvolvimento descendente resulta em um aumento de nuvens cumulus e no aparecimento de um vórtice de superfície. Em casos raros, eles se tornam ciclones tropicais de núcleo quente. Os ciclones superiores e os vales superiores que acompanham os ciclones tropicais podem causar canais de escoamento adicionais e ajudar na sua intensificação. O desenvolvimento de distúrbios tropicais pode ajudar a criar ou aprofundar cavados superiores ou baixos superiores em seu rastro devido ao jato de saída que emana do distúrbio/ciclone tropical em desenvolvimento. [58] [59]

Mesoescala

Os seguintes tipos de ciclones não são identificáveis ​​em gráficos sinóticos.

Mesociclone

Um mesociclone é um vórtice de ar, de 2,0 quilômetros (1,2 mi) a 10 quilômetros (6,2 mi) de diâmetro (a mesoescala da meteorologia ), dentro de uma tempestade convectiva . [60] O ar sobe e gira em torno de um eixo vertical, geralmente na mesma direção dos sistemas de baixa pressão [61] nos hemisférios norte e sul. Eles são mais frequentemente ciclônicos, isto é, associados a uma região de baixa pressão localizada dentro de uma supercélula . [61] [62] Essas tempestades podem apresentar fortes ventos de superfície e granizo severo . [61] Mesociclones geralmente ocorrem junto com correntes ascendentes em supercélulas, onde os tornados podem se formar. [61] Cerca de 1.700 mesociclones se formam anualmente nos Estados Unidos, mas apenas metade produz tornados. [13]

Tornado

Um tornado é uma coluna de ar em rotação violenta que está em contato tanto com a superfície da Terra quanto com uma nuvem cumulonimbus ou, [63] em casos raros, com a base de uma nuvem cumulus. Também conhecido como twisters, um termo coloquial na América, ou ciclones, embora a palavra ciclone seja usada em meteorologia, em um sentido mais amplo, para nomear qualquer circulação fechada de baixa pressão.

Diabo de poeira

Um redemoinho de poeira é um redemoinho forte, bem formado e de vida relativamente longa, [64] variando de pequeno (meio metro de largura e alguns metros de altura) a grande (mais de 10 metros de largura e mais de 1000 metros de altura) . [64] O movimento vertical primário é para cima. [64] Os diabos da poeira geralmente são inofensivos, mas em raras ocasiões podem crescer o suficiente para representar uma ameaça tanto para as pessoas quanto para a propriedade. [64]

tromba d'água

Uma tromba d'água é um vórtice colunar que se forma sobre a água que é, em sua forma mais comum, um tornado não supercélula sobre a água que está conectado a uma nuvem cumuliforme . Embora muitas vezes seja mais fraco do que a maioria de suas contrapartes terrestres, ocorrem versões mais fortes geradas por mesociclones .

Diabo do vapor

Um vórtice suave sobre águas calmas ou terrenos úmidos tornados visíveis pelo aumento do vapor de água.

Redemoinho de fogo

Um redemoinho de fogo – também conhecido coloquialmente como diabo de fogo, tornado de fogo, firenado ou tornado de fogo – é um redemoinho induzido por um incêndio e muitas vezes feito de chamas ou cinzas.

Outros planetas

Ciclone em Marte, fotografado pelo Telescópio Espacial Hubble

Os ciclones não são exclusivos da Terra. Tempestades ciclônicas são comuns em planetas jovianos , como a Pequena Mancha Escura em Netuno . [65] Tem cerca de um terço do diâmetro da Grande Mancha Escura e recebeu o apelido de "Olho do Mago" porque se parece com um olho. Essa aparência é causada por uma nuvem branca no meio do Olho do Mago. [8] Marte também exibiu tempestades ciclônicas. [7] Tempestades jovianas como a Grande Mancha Vermelha geralmente são erroneamente chamadas de furacões gigantes ou tempestades ciclônicas. No entanto, isso é impreciso, pois a Grande Mancha Vermelha é, de fato, o fenômeno inverso, um anticiclone .[66]

Veja também

Referências

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