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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
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Meteorologia
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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
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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.
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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).
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Figura 5.7: Classificação de nuvens. / Fonte: INMET.
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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.
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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.
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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 = = =
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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.
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