Licenciatura em ciências · USP/ Univesp

5.4 Nuvens5.4.1 Aquecimento da superfície e convecção livre 5.4.2 Levantamento orográfico 5.4.3 Convergência de ar5.4.4 Levantamento ao longo de superfícies frontais 5.4.5 Tipos de nuvens

5.5 Precipitação5.5.1 Crescimento por condensação5.5.2 Crescimento em nuvens quentes 5.5.3 Crescimento em nuvens frias e mistas5.5.4 Medidas de precipitação

Referências

Rita Yuri YnoueMichelle S. Reboita

Tércio Ambrizzi Gyrlene A. M. da Silva

Nathalie T. Boiaski

ESTABILIDADE ATMOSFÉRICA, NUVENS E PRECIPITAÇÃO (PARTE 2)5

Met

eoro

logi

a

85

Meteorologia

Licenciatura em Ciências · USP/Univesp · Módulo 2

5.4 NuvensSabemos agora que a formação de nuvens se dá pelo levantamento do ar, seu resfriamento

até atingir a saturação, quando passa a ocorrer a condensação do vapor d’água.

Mas o que causa esse levantamento do ar?

Normalmente, temos quatro mecanismos considerados responsáveis pelo levantamento do

ar e o desenvolvimento de nuvens: aquecimento da superfície e convecção livre (Figura 5.5a);

levantamento orográfico (Figura 5.5b); convergência de ar (Figura 5.5c) e o levantamento

ao longo de superfícies frontais (Figura 5.5d).

Figura 5.5: Mecanismos de formação de nuvens: a. convecção; b. orografia; c. convergência de ar e d. ao longo de superfícies frontais. / Fonte: a, b e c. Adaptado de Ahrens, 2000; d. Adaptado de Apollo.

a

c d

b

86

5 Estabilidade Atmosférica, nuvens e precipitação (parte 2)

Licenciatura em Ciências · USP/Univesp · Módulo 2

5.4.1 Aquecimento da superfície e convecção livre

A superfície aquecida durante o dia favorece condições de instabilidade. O ar quente próximo

à superfície, sendo menos denso que o ar frio ao seu redor, tenderá a subir. À medida que o ar

sobe, se expande e se resfria, e enquanto for mais quente que o ar que ele encontra, continuará

subindo. O vapor d’água presente na parcela de ar irá se condensar quando a temperatura

atingir a temperatura do ponto de orvalho.

5.4.2 Levantamento orográfico

O vento, ao encontrar uma cadeia de monta-

nhas, é forçado a subir e podem se formar nuvens a

barlavento das montanhas, podendo ocorrer chuvas

intensas. Quando o ar desce a sotavento da barreira,

fica mais seco e quente do que era antes. Parte do

ar continua fluindo por centenas de quilômetros

na direção do vento e é comum encontrarmos a

formação de nuvens lenticulares a sotavento das

montanhas (Figura 5.6).

5.4.3 Convergência de ar

Em um sistema de baixa pressão em superfície, o ar flui para o centro e ao redor da área

com a menor pressão. Por conservação de massa, o ar que converge tende a subir, favorecendo a

formação de nuvens.

5.4.4 Levantamento ao longo de superfícies frontais

Frentes frias estão associadas a zonas limites entre o ar quente e frio.

À medida que o ar frio penetra em uma área de ar quente, o ar quente sobe

ao longo da frente e produz nuvens como cumulus e cumulonimbus1.

Figura 5.6: Nuvem lenticular no Parque Torres del Paine, Patagônia chilena.

1 Os nomes de nuvens vem do latim. Cumulus significa aglomerado e nimbus, chuva forte.

87

Meteorologia

Licenciatura em Ciências · USP/Univesp · Módulo 2

5.4.5 Tipos de nuvens

As nuvens podem assumir vários formatos e tamanhos, e ocorrer em alturas diferentes.

A maior parte das nuvens fica limitada à troposfera. Elas podem conter tanto gotas de água

líquida quanto cristais de gelo ou ambos.

A Tabela 5.1 mostra a altura média das nuvens nas diferentes regiões do planeta.

Tabela 5.1: Altura média das nuvens nas diferentes regiões do Planeta. / Fonte: Adaptado de Master.

Estágio Região tropical Região temperada Região polarBaixo Superf. a 2 km Superf. a 2 km Superf. a 2 km

Médio 2 a 8 km 2 a 7 km 2 a 4 km

Alto 6 a 18 km 5 a 13 km 3 a 8 km

O sistema clássico de classificação de nuvens baseia-se em formas, com as seguintes categorias:

• Cirrus: nuvens finas, compostas de cristais de gelo;• Stratus: nuvens em camadas;• Cumulus: nuvens isoladas, com contornos bem definidos e desenvolvi-

mento vertical;• Nimbus: nuvens que produzem chuva.

Além das formas, as nuvens também são classificadas pela altura de sua base, podendo ser uma composição da classificação anterior e recebem abreviaturas (Figura 5.7):

• Nuvens altas: Cirrus (Ci), Cirrostratus (Cs) e Cirrocumulus (Cc); • Nuvens médias: Altostratos (As) e Altocumulus (Ac);• Nuvens baixas: Stratus (St), Stratocumulus (Sc) e Nimbostratus (Ns);• Nuvens Convectivas ou com desenvolvimento vertical: Cumulus (Cu)

e Cumulonimbus (Cb).

88

5 Estabilidade Atmosférica, nuvens e precipitação (parte 2)

Licenciatura em Ciências · USP/Univesp · Módulo 2

Figura 5.7: Classificação de nuvens. / Fonte: INMET.

89

Meteorologia

Licenciatura em Ciências · USP/Univesp · Módulo 2

5.5 PrecipitaçãoO processo de condensação por si só não é capaz de promover a ocorrência de precipitação,

pois, nesse processo, são formadas gotículas muito pequenas, que permanecem em suspensão na

atmosfera, não tendo massa suficiente para vencer a força de flutuação térmica.

Para que ocorra a precipitação deve haver a formação de gotas maiores resultantes do

processo de crescimento.

Os processos de crescimento podem ser divididos em:

5.5.1 Crescimento por condensação

A formação de gotas de nuvens começa com o resfriamento adiabático de uma parcela de ar

ascendente, levando à saturação e condensação do vapor d’água, inicialmente, sobre os núcleos de

condensação e, depois, sobre a própria gotícula de nuvem. Entretanto, esse processo só acontece até a

gotícula atingir um raio de aproximadamente 20 mm, não sendo suficiente para produzir precipitação.

5.5.2 Crescimento em nuvens quentes

A maior parte das nuvens baixas nos trópicos são nuvens quentes, ou seja, tem temperaturas

maiores que 0 °C. Neste tipo de nuvem, os processos de colisão e coalescência são os responsáveis

pelo crescimento das gotas de nuvem. As gotas dentro de uma nuvem têm diferentes tamanhos e,

portanto, diferentes velocidades terminais (velocidades de queda). Uma gota grande, por exemplo,

Figura 5.8: Colisão e coalescência em nuvem quente.

90

5 Estabilidade Atmosférica, nuvens e precipitação (parte 2)

Licenciatura em Ciências · USP/Univesp · Módulo 2

tem uma velocidade de queda maior que uma gota pequena. Essa gota grande pode colidir com a

gota menor. Após a colisão, normalmente, a gota grande e a gota pequena se juntam, formando uma

gota maior num processo denominado coalescência (Figura 5.8).

5.5.3 Crescimento em nuvens frias e mistas

A maior parte das nuvens médias e altas tem temperatura menor que 0 °C. Estas nuvens são

denominadas nuvens frias e são compostas de cristais de gelo e/ou gotas líquidas super-resfriadas.

Algumas, ainda, podem ter temperaturas menores que 0 °C somente na sua parte superior (nuvens

mistas), apresentar gotas líquidas em sua parte inferior, gotas super-resfriadas e cristais de gelo em

sua porção média e apenas cristais de gelo em sua parte superior (um Cb, por exemplo). O cresci-

mento das gotas e dos cristais nestes tipos de nuvens foi inicialmente descrito pelo meteorologista

Tor Bergeron e, por isso, esse processo é conhecido como Processo de Bergeron (Figura 5.9).

Para uma mesma temperatura, a pressão do vapor de saturação sobre o gelo (quantidade de

vapor d’água necessária para atingir a saturação) é menor do que sobre a água. Ou seja, num

ambiente com cristal de gelo e gota super-resfriada, se houver vapor suficiente para que uma

gota super-resfriada não evapore, com certeza haverá vapor mais que suficiente para se depositar

sobre o cristal de gelo. Isso acarretará uma evaporação da gota super-resfriada e esse vapor se

sublimará sobre o cristal de gelo. Assim, o cristal de gelo aumentará de tamanho enquanto a

gota super-resfriada vai desaparecendo. À medida que o cristal de gelo cresce, ele ganha veloci-

dade de queda, colide com outras gotas ou cristais de gelo, aumentando ainda mais de tamanho.

Figura 5.9: Processo de Bergeron em nuvem mista.

91

Meteorologia

Licenciatura em Ciências · USP/Univesp · Módulo 2

5.5.4 Medidas de precipitação

A quantidade e a distribuição das chuvas definem o clima de uma região (seco ou úmido)

e, juntamente com a temperatura do ar, define o tipo de vegetação natural que ocorre nas

diferentes regiões do globo. A classificação do clima será vista mais adiante. Vejamos agora como

se mede a precipitação.

A medida da chuva é feita, pontualmente, em estações meteorológicas, tanto automáticas

quanto convencionais. O equipamento básico para a medida da chuva é o pluviômetro, que pode

ser de diversos tipos (formato, tamanho, sistema de medida/registro). A unidade de medida da

chuva é a altura pluviométrica (h), que normalmente é expressa em milímetros (mm). Em alguns

países, são utilizadas outras unidades, como a polegada (inches – in.), sendo 1 mm = 0,039 in.

A altura pluviométrica (h) é dada pela seguinte relação:

5.8

Se 1 litro de água for captado por uma área de 1 m2, a lâmina de água coletada terá a altura

de 1 mm. Em outras palavras, 1 mm = 1L / 1 m2. Portanto, se um pluviômetro coletar 52 mm,

isso corresponderá a 52 litros por 1 m2.

5.9

O pluviômetro padrão utilizado na rede de postos do Brasil é o Ville de Paris (Figura 5.10 a).

Outros tipos de pluviômetro, como o da Figura 5.10 b, são comercializados a um custo menor e têm

por finalidade monitorar as chuvas em propriedades agrícolas. A durabilidade desses pluviômetros e

sua precisão, em função da menor área de captação, são menores do que as dos pluviômetros padrões.

A área de captação mínima recomendável é de 100 cm2.

volume precipitadoárea de captação

h =

3

2 2

1L 1.000 cm 0,1 cm = 1 mm1 m 10.000 cm

h = = =

92

5 Estabilidade Atmosférica, nuvens e precipitação (parte 2)

Licenciatura em Ciências · USP/Univesp · Módulo 2

ReferênciasAguAdo, E.; Burt, J.E. Understanding Weather and Climate. 5. ed. New York: Prentice Hall, 2010.

AhrEns, C.D. Meteorology today: an introduction to weather, climate, and the environment.

9. ed. Belmont, CA: Brooks/Cole, 2009.

Apollo. Disponível em: <http://apollo.lsc.vsc.edu>. Acesso em: 09/2012.

CMMAP. Disponível em: <http://www.cmmap.org/>. Acesso em: 09/2012.

LutgEns, F.K.; tArBucK, E.J. The Atmosphere: an introduction to meteorology. 11. ed.

New York: Prentice Hall, 2010.

Master. Disponível em: <http://www.master.iag.usp.br/ind.php?inic=00&prod=ensino&pos=2>.

Acesso em: 09/2012.

WALLAcE, J.M; P.V. hoBBs. Atmospheric science: an introductory survey. International

Geophysics Series, Academic Press. 2.ed. Rio de Janeiro: Elsevier Inc., 2006, 483 p.

a

b

Figura 5.10: Tipos de pluviômetro: a. Ville de Paris; b. em plástico rígido.