Este artigo inclui:

Este artigo explora as origens do vento e as forças que o impulsionam. Em seguida, aplicamos esse conhecimento a mapas meteorológicos, ajudando os velejadores a interpretar padrões de vento na superfície para obter melhores informações de navegação.

Exploramos também o vento vertical. Embora não seja sentido diretamente pelos marinheiros, ele pode influenciar as condições no mar. Por fim, examinamos a circulação global dos ventos e sua influência nos sistemas meteorológicos.

O vento é o movimento do ar causado por uma diferença na pressão atmosférica. O ar é empurrado de áreas de alta pressão para áreas de baixa pressão. Se você furar um pneu de bicicleta, o ar de dentro irá escapar até que a pressão se iguale entre o ar interno e o externo. É a Mãe Natureza tentando se equilibrar.

A física do vento é semelhante. Na superfície da Terra, onde existe uma área de alta pressão e uma área de baixa pressão, o ar é empurrado da área de alta pressão para a área de baixa pressão. Essa força é chamada de força do gradiente de pressão . Ela é proporcional à diferença de pressão ao longo de uma distância. Portanto, quanto mais a pressão diminui em uma curta distância, maior a força.

Poderíamos pensar que o vento sopraria de altitudes elevadas para altitudes baixas em linha reta. No entanto, isso não é tão simples quanto parece. A rotação da Terra cria outra força chamada força de Coriolis .

Essa força não é específica do vento; ela se aplica a qualquer objeto em movimento em um sistema rotativo. Para entender isso, vamos esquecer o vento por um momento e considerar o exemplo de um carrossel girando no sentido anti-horário com quatro pessoas sentadas nas extremidades, umas de frente para as outras. Se uma pessoa arremessar uma bola para a pessoa sentada à sua frente, a bola não chegará até ela, pois essa pessoa terá se desviado devido à rotação do carrossel. Em vez disso, a pessoa sentada à sua direita receberá a bola, porque ela foi desviada para a direita por uma força chamada força de Coriolis.

Veja a força de Coriolis apresentada neste vídeo de 25 segundos:

A Terra também gira no sentido anti-horário como um carrossel, mas a uma velocidade muito menor, completando uma volta a cada 24 horas. Consequentemente, o efeito Coriolis não é sentido quando lançamos uma bola. Na Terra, o efeito Coriolis pode ser observado em objetos que se movem em alta velocidade e/ou percorrem grandes distâncias (como balas de atiradores e projéteis de artilharia) ou na circulação do ar em grandes distâncias.

Vamos aplicar o exemplo acima à meteorologia e imaginar um sistema de baixa pressão localizado no Polo Norte:

A Terra não é plana como um carrossel, fazendo com que a força de Coriolis varie de acordo com a latitude. A força de Coriolis é máxima no Polo Norte e desvia o fluxo de ar para a direita. É nula no Equador. Também é máxima no Polo Sul, mas na direção oposta, desviando o fluxo de ar para a esquerda. Para entender isso, é preciso imaginar, em cada latitude, um carrossel cortando a Terra e projetar a velocidade do ar no plano do carrossel:

Curiosidade: se a Terra não girasse, o ar fluiria ao longo da linha mais reta possível, eliminando rapidamente os gradientes de pressão, e a meteorologia seria muito mais simples.

O vento nunca sopra em linha reta, mas sim em curvas. A curvatura do vento cria uma força centrífuga nas partículas de ar, empurrando-as para fora da curva. Essa é a mesma força centrífuga que você sente quando faz uma curva rápida de carro e seu corpo é empurrado para o lado de fora da curva.
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Ao somar essas três forças — pressão, Coriolis e centrífuga — e assumindo que elas se equilibram, nos referimos a esse vento teórico como vento de gradiente. Supondo que o vento de gradiente, assim como o vento geostrófico, sopre paralelamente às isóbaras, a velocidade do vento é reduzida ou aumentada dependendo da curvatura.

Quando o vento gira em torno de uma área de baixa pressão, a força centrífuga se opõe à força de pressão. Portanto, o vento gradiente para curvatura ciclônica é menor que o vento geostrófico (o vento é normalmente superestimado ao se considerar apenas a força do gradiente de pressão em torno de um sistema de baixa pressão).

As partículas de ar sofrem atrito na superfície (tanto sobre a terra quanto sobre a água, mas mais sobre a terra). Isso desacelera as partículas de ar. Assim, o atrito diminui a velocidade do vento próximo à superfície, resultando em uma força de Coriolis e uma força centrífuga mais fracas, mas a força da pressão permanece a mesma. O fluxo fica, portanto, desequilibrado, com a força da pressão "vencendo" e, finalmente, atraindo mais partículas de ar. Consequentemente, o vento é "desviado" em direção à baixa pressão e para longe da alta pressão. Para os velejadores, é importante saber o seguinte:

Como o atrito desvia o ar em direção à baixa pressão, isso significa que o ar convergirá para o centro da baixa pressão vindo de todas as direções. O ar não terá para onde ir a não ser para cima e, portanto, subirá (movimento vertical ascendente) no centro da baixa pressão.
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Como o atrito desvia o ar para fora da área de alta pressão, o efeito será o oposto, e o ar afundará (movimento vertical descendente) no centro da área de alta pressão.

Isso está resumido na imagem abaixo:

Nesta seção, aplicamos a teoria da seção anterior a mapas meteorológicos do Hemisfério Norte para descrever o vento horizontal na superfície, o que é fundamental para o velejador.

O mapa abaixo mostra um mapa de isóbaras na superfície. As linhas marrons representam linhas de igual pressão. Aqui estão alguns conceitos-chave que você pode observar na imagem abaixo:

A imagem abaixo é outro exemplo de um mapa de pressão de Bracknell. Observe no canto superior esquerdo uma escala para estimar o vento geostrófico na superfície.

O mapa abaixo mostra um sistema de baixa pressão sobre a terra. O vento na superfície, em verde na imagem abaixo, não flui paralelamente à isóbara, mas é desviado em direção ao centro do sistema de baixa pressão devido ao efeito de atrito.

O mapa abaixo mostra uma área de baixa pressão sobre a terra. O vento na superfície, conforme indicado pela direção das farpas de vento na imagem abaixo, não flui paralelamente à isóbara, mas é desviado em direção ao centro do sistema de baixa pressão devido ao efeito de atrito.

As nuvens são um ótimo indicador de ventos verticais, e recomendamos a leitura do artigo sobre nuvens - Meteorologia Marinha: Nuvens .

O vento vertical e o vento horizontal estão interligados. O vento vertical influencia a estabilidade do vento horizontal. Essa estabilidade é crucial para os velejadores, pois navegar em condições de vento instável e/ou rajadas fortes torna-se difícil.

A estabilidade refere-se à tendência da atmosfera de diminuir ou acelerar o movimento vertical do ar. Um fator importante que influencia o vento vertical é o efeito térmico .

O fator térmico corresponde ao perfil vertical da temperatura na atmosfera. O conceito principal é que o ar quente tende a subir, pois é menos denso que o ar frio circundante.
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Vamos considerar uma partícula de ar na superfície e aumentar sua temperatura em alguns graus em comparação com o ar ao redor. Essa partícula de ar sobe. À medida que sobe, a pressão do ar e a temperatura da partícula diminuem. Quando a partícula de ar atinge, por exemplo, 10 metros de altura, se ainda estiver mais quente que o ar ao seu redor, continuará subindo e até mesmo acelerará. Por outro lado, se a partícula encontrar ar ao redor com a mesma temperatura, ela parará de subir. Portanto, podemos lembrar que

Aqui estão os principais pontos a serem considerados por velejadores que navegam em uma atmosfera térmica estável ou instável:

Nesta seção final, aplicaremos todo o conhecimento que adquirimos sobre ventos horizontais e verticais para explicar a circulação global dos ventos sobre a Terra. Nos concentraremos especialmente na circulação global dos ventos na superfície dos oceanos, que os marinheiros utilizam para atravessar os oceanos com o vento a seu favor.

A circulação atmosférica global se deve ao fato de a Terra ser aquecida de forma desigual pelo Sol. O equador recebe mais calor e os polos, menos. A circulação atmosférica global funciona como um sistema de ar condicionado, redistribuindo o calor do equador para os polos. É importante, neste ponto, relacionar a temperatura e a pressão do ar. O ar quente é menos denso e sobe, resultando em menor pressão. Por outro lado, o ar frio desce, aumentando a pressão atmosférica.

O ar quente sobe acima do equador e se desloca em direção aos polos em altas altitudes. Ao se afastar do equador, ele esfria e afunda. O ar frio retorna ao equador na superfície, onde se aquece novamente. Este modelo simplificado possui uma célula de circulação para cada hemisfério, representada abaixo, comparando um hemisfério a uma casa.

No entanto, a Terra está em rotação, o que causa circulação devido à força de Coriolis. À medida que o ar se afasta do equador em altas altitudes, a força de Coriolis desvia o vento. Ao atingir 30° de latitude, o vento fica paralelo ao equador e para de se mover para o norte ou para o sul. Isso faz com que o ar afunde a 30° de latitude em vez de nos polos. Isso resulta em três células para cada hemisfério, como mostrado abaixo.

Zona A: Áreas onde o ar ascendente é caracterizado por baixa pressão na superfície. Essas áreas correspondem a regiões com nuvens e chuva (por exemplo, florestas equatoriais e o norte do Reino Unido).

Zona B: áreas onde o ar descendente é caracterizado por alta pressão. É onde o céu está limpo e com pouca chuva (ex.: anticiclone dos Açores, deserto do Saara e polos).

Essas três células geram ventos na superfície que também são desviados pela força de Coriolis.

Esses ventos (Zonas C e D) estão representados na imagem abaixo para a regata Vendée Globe.

Para saber mais, continue lendo! No próximo artigo, Meteorologia Marinha 3: Nuvens , exploraremos toda a variedade de nuvens, investigando seu tamanho, forma, altura e o que você pode aprender sobre o tempo iminente a partir de sua localização e movimento.