25Massas de ar, frentes e mapas do tempo

A manhã está clara e sem vento. Perto do meio-dia, finos riscos brancos aparecem bem alto no céu, e se espalham devagar num véu pálido que apaga o Sol. À tarde, as nuvens ficam mais grossas e mais baixas; à noitinha, cai uma chuva contínua. Durante a noite, o ar fica quente e úmido, e depois uma linha escura de nuvens traz uma pancada curta de chuva forte e uma rajada de vento. A manhã seguinte é limpa, fresca e com vento. Em dois dias, uma depressão passou sobre a cidade, com as suas duas frentes.

Os meteorologistas viram isso chegar dias antes. Este capítulo mostra como: o ar do nosso céu vem em grandes massas, as massas se encontram ao longo de frentes, e os mapas da pressão mostram para onde elas vão.

O que você já sabe

O ar faz pressão sobre tudo o que ele toca; um barômetro mede essa pressão em hectopascais (os livros de física), e no nível do mar ela é de cerca de $1013\,\mathrm{hPa}$ (Capítulo 23). As nuvens se formam quando o ar úmido sobe e esfria (Capítulo 7). No chão, o vento sopra da alta pressão para a baixa pressão, e a rotação da Terra o desvia: para a direita no hemisfério norte. Entre cerca de $30{}^{\circ}$ e $60{}^{\circ}$, os ventos de oeste trazem uma tempestade atrás da outra (Capítulo 24).

25.1 As massas de ar

O ar que fica dias em cima do mesmo lugar ganha o caráter da superfície embaixo dele. Sobre um oceano quente, ele fica quente e úmido; sobre uma terra gelada, frio e seco. Quando ele vai embora, leva esse caráter consigo, às vezes por milhares de quilômetros.

Definição 25.1 (Massa de ar)

Uma massa de ar é um volume de ar muito grande no qual a temperatura e a umidade são quase as mesmas em todo lugar a uma dada altitude. Ela as recebe da região onde se formou, a sua região de origem.

Os meteorologistas dão a uma massa de ar um nome de duas letras. A primeira diz onde ela se formou: c (continental) sobre a terra, então ela é seca; m (marítima) sobre um oceano, então ela é úmida. A segunda diz quão fria ela é: A (ártica) sobre as regiões polares, P (polar) sobre as latitudes altas, T (tropical) sobre as latitudes baixas. O ar de um deserto quente é cT, quente e seco; o ar do Ártico é cA, muito frio e seco.

25.2 As frentes

Quando uma massa de ar se desloca, ela encontra outra. As duas não se misturam com facilidade: elas ficam separadas, com uma fronteira estreita entre elas, onde o tempo muda.

Definição 25.2 (Frente)

Uma frente é a fronteira, no chão, entre duas massas de ar de temperatura e de umidade diferentes. Numa frente fria, o ar frio avança sobre o ar mais quente e toma o seu lugar; numa frente quente, o ar quente avança sobre o ar mais frio e toma o seu lugar.

O ar frio é mais denso que o ar quente. Numa frente fria, o ar frio desliza por baixo do ar quente como uma cunha e o levanta bruscamente. O ar quente e úmido sobe depressa e forma nuvens altíssimas, cúmulos e cumulonimbos: a frente traz pancadas de chuva forte, às vezes granizo e trovões, rajadas de vento e uma queda repentina da temperatura. Depois que ela passa, a chuva para e o céu abre. Uma frente fria se desloca depressa, até duas vezes mais rápido que uma frente quente.

Numa frente quente, o ar quente e leve não consegue empurrar o ar frio para longe do chão: ele sobe devagar por cima dele, numa rampa longa e suave. As suas nuvens aparecem, então, bem à frente da frente, lá no alto do céu: primeiro finos riscos de cirros, depois um véu de cirrostratos, e depois altostratos cinzentos. À medida que a frente se aproxima, as nuvens ficam mais baixas e mais grossas, e começa uma chuva longa e contínua. Depois que ela passa, o ar fica mais quente e mais úmido.

Num mapa do tempo, uma frente fria é desenhada como uma linha azul com triângulos, e uma frente quente como uma linha vermelha com semicírculos. Os símbolos ficam do lado para onde a frente se desloca. Quando uma frente fria rápida alcança uma frente quente, as duas se juntam numa frente oclusa, desenhada em roxo com os dois símbolos.

25.3 Depressões e anticiclones

As frentes nascem nos grandes redemoinhos de ar que atravessam as latitudes médias. Onde o ar sobe, a pressão no chão é mais baixa que em toda a volta; onde ele desce, a pressão é mais alta.

Definição 25.3 (Depressão e anticiclone)

Uma depressão, ou baixa, é uma região onde a pressão no nível do mar é mais baixa que em toda a sua volta. Um anticiclone, ou alta, é uma região onde ela é mais alta que em toda a sua volta.

O vento sopra da alta para a baixa, mas a rotação da Terra o desvia, então ele acaba soprando quase em volta dos centros. No hemisfério norte, ele gira no sentido anti-horário em volta de uma depressão e no sentido horário em volta de um anticiclone; no hemisfério sul, é o contrário. Numa depressão, o ar entra perto do chão, sobe, esfria e forma nuvens: as depressões trazem nuvens, chuva e vento, e as suas frentes. Num anticiclone, o ar desce e esquenta ao descer: os anticiclones trazem tempo seco e firme, com ventos fracos. Um anticiclone típico tem uma pressão de cerca de $1020\,\mathrm{hPa}$ ou mais no seu centro; uma depressão profunda cai abaixo de $980\,\mathrm{hPa}$.

25.4 As isóbaras e os mapas do tempo

Para ver as depressões e os anticiclones, os meteorologistas desenham mapas da pressão. Cada estação mede a sua pressão e a reduz ao nível do mar, para que uma estação numa montanha possa ser comparada com uma no litoral. Depois, traçam-se linhas por todos os lugares onde a pressão é a mesma.

Definição 25.4 (Isóbara)

Uma isóbara é uma linha num mapa que liga os lugares onde a pressão no nível do mar é a mesma. As isóbaras são indicadas em hectopascais e muitas vezes traçadas de $4\,\mathrm{hPa}$ em $4\,\mathrm{hPa}$.

Em volta de uma depressão, as isóbaras formam circuitos fechados, com a pressão mais baixa no centro, marcado com a letra L, o símbolo internacional da baixa pressão; em volta de um anticiclone, elas formam circuitos com a pressão mais alta no centro, marcado com a letra H, o da alta pressão. Onde as isóbaras estão próximas umas das outras, a pressão muda depressa de um lugar para o seguinte, e o vento é forte; onde elas estão afastadas, o vento é fraco.

Método 25.5 (Ler um mapa do tempo)

1. Encontre os centros: L para as depressões, H para os anticiclones, com as suas pressões.
2. Leia as isóbaras: os seus valores sobem em direção a H e descem em direção a L. Isóbaras próximas significam vento forte.
3. Encontre a direção do vento: no hemisfério norte, ele sopra quase ao longo das isóbaras, com a baixa pressão à sua esquerda, desviado um pouco em direção à baixa.
4. Encontre as frentes e o sentido em que elas se deslocam (o lado dos seus símbolos), e depois o ar de cada lado: o que vem a seguir?

Exemplo 25.6 (O tempo na cidade T)

No mapa, T fica ao sul da frente quente e a leste da frente fria: no ar quente entre as duas frentes. A frente quente já passou por ela. As isóbaras vão do sudoeste para o nordeste ali, com a baixa a noroeste: o vento sopra do sudoeste, quente e úmido. A frente fria vem do oeste. Os seus triângulos apontam para o leste, em direção à cidade: em poucas horas haverá um curto período de chuva forte e rajadas, depois o vento vai virar para oeste ou noroeste, o ar vai ficar mais fresco e o céu vai abrir.

Um barômetro dá o seu próprio aviso, mesmo sem mapa. Suponha que o mapa inteiro acima se deslocasse para o leste, sem mudar, a $40\,\mathrm{km}$ por hora, e que um barômetro registrador estivesse numa estação S, a leste das frentes. Em dois dias e meio, ele traçaria o registro abaixo.

Exemplo 25.7 (Ler o registro de um barômetro)

Durante as 8 primeiras horas, a pressão sobe até cerca de $1031\,\mathrm{hPa}$: o anticiclone passa sobre S, com tempo firme. Depois ela cai durante 30 horas, cerca de $45\,\mathrm{hPa}$: a depressão está chegando. Ela cai mais depressa algumas horas antes da passagem da frente quente, mais devagar no ar quente atrás dela, e chega ao seu mínimo, cerca de $986\,\mathrm{hPa}$, bem quando a frente fria passa. Depois ela sobe: a depressão está se afastando, e chega o ar mais fresco e mais limpo de trás da frente fria.

25.5 Como se faz uma previsão

Definição 25.8 (Previsão do tempo)

Uma previsão do tempo é uma afirmação sobre o tempo esperado num lugar nas próximas horas ou nos próximos dias, calculada a partir de observações da atmosfera e das leis da física.

Uma previsão é feita em três etapas. Primeiro, os serviços meteorológicos do mundo inteiro fazem milhões de observações todos os dias: temperatura, chuva, pressão, vento e umidade, medidos em estações no chão, no mar, por balões meteorológicos, por radar e por satélites. Depois, essas observações alimentam modelos de computador: computadores muito potentes calculam, passo a passo, como a atmosfera vai mudar a partir do seu estado atual. Por fim, os meteorologistas leem os resultados, comparam-nos com o que sabem da sua região, e redigem a previsão.

História — A primeira previsão pública

Em 1854, um oficial da marinha, Robert FitzRoy, foi posto à frente de um novo escritório meteorológico em Londres. Toda manhã, às 9 h, estações em todo o litoral mediam o tempo e mandavam as suas leituras a Londres pelo telégrafo, a invenção mais nova da época. Em 1859, uma tempestade terrível, o vendaval do Royal Charter, afundou muitos navios; FitzRoy criou então um serviço de avisos de tempestade para os marinheiros, que começou em fevereiro de 1861. Em 1º de agosto de 1861, ele foi mais longe e publicou a primeira previsão do tempo pública num jornal, o The Times. As suas previsões olhavam um ou dois dias à frente e eram muito gerais; elas foram o começo das previsões que lemos hoje.

As previsões ficaram muito melhores. Nas últimas décadas, os meteorologistas ganharam cerca de um dia a mais de boa previsão a cada dez anos: uma previsão para daqui a quatro dias é hoje tão boa quanto era uma previsão para o dia seguinte há trinta anos. Mas, quanto mais à frente uma previsão olha, menos certa ela é, porque pequenos erros nas observações de partida crescem à medida que o computador avança no tempo.

No campo — Observar a chegada de uma frente

Num dia em que a previsão anuncia uma frente, olhe para o céu a cada poucas horas e anote o horário, as nuvens, o vento e a temperatura. Antes de uma frente quente, os finos riscos de cirros vêm primeiro? Quando uma frente fria passa, a temperatura cai e o vento muda? Compare as suas anotações com o mapa do tempo do dia.

25.6 Exercícios

Exercício 25.1 ★

Dê o significado de cada par de letras e diga se a massa de ar é quente ou fria, úmida ou seca: (a) mT; (b) cP; (c) cT; (d) mP.

Solução

Solução de Exercício 25.1.

(a) Tropical marítima: quente e úmida. (b) Polar continental: fria e seca. (c) Tropical continental: muito quente e seca. (d) Polar marítima: fria e úmida.

Exercício 25.2 ★

Ligue cada sinal de um mapa do tempo ao seu significado: uma linha azul com triângulos; uma linha vermelha com semicírculos; uma linha que liga lugares com a mesma pressão; a letra H; a letra L.

Solução

Solução de Exercício 25.2.

Linha azul com triângulos: uma frente fria. Linha vermelha com semicírculos: uma frente quente. Linha que liga lugares com a mesma pressão: uma isóbara. H: o centro de um anticiclone (alta pressão). L: o centro de uma depressão (baixa pressão).

Exercício 25.3 ★

Verdadeiro ou falso? Corrija as frases falsas. (a) Os anticiclones em geral trazem tempo firme. (b) As nuvens de uma frente quente chegam depois da frente. (c) Isóbaras próximas significam vento fraco. (d) O ar frio é mais denso que o ar quente.

Solução

Solução de Exercício 25.3.

(a) Verdadeiro. (b) Falso: elas chegam antes dela, bem à frente, lá no alto do céu. (c) Falso: isóbaras próximas significam vento forte. (d) Verdadeiro.

Exercício 25.4 ★

No mapa do tempo deste capítulo: (a) qual é a pressão no centro da depressão? (b) E no do anticiclone? (c) Quantos hectopascais separam duas isóbaras vizinhas? (d) Quantos hectopascais de diferença há entre a pressão dos dois centros?

Solução

Solução de Exercício 25.4.

(a) $980\,\mathrm{hPa}$. (b) $1034\,\mathrm{hPa}$. (c) $4\,\mathrm{hPa}$. (d) $1034 - 980 = 54\,\mathrm{hPa}$.

Exercício 25.5 ★★

Ponha estes acontecimentos na ordem em que eles ocorrem quando uma frente quente se aproxima e passa: chuva contínua; finos riscos de cirros; um véu cinzento de altostratos; ar mais quente e mais úmido; as nuvens ficam mais baixas e mais grossas.

Solução

Solução de Exercício 25.5.

Finos riscos de cirros; um véu cinzento de altostratos; as nuvens ficam mais baixas e mais grossas; chuva contínua; ar mais quente e mais úmido.

Exercício 25.6 ★★

Explique por que as nuvens de uma frente fria são altíssimas, enquanto as de uma frente quente se espalham em camadas. Use as palavras cunha, íngreme, rampa suave.

Solução

Solução de Exercício 25.6.

Numa frente fria, o ar frio e denso avança por baixo do ar quente como uma cunha: o ar quente é levantado numa encosta íngreme, sobe depressa e forma nuvens altas. Numa frente quente, o ar quente sobe devagar por cima do ar frio numa rampa suave: ele sobe pouco a pouco ao longo de uma grande distância, e as suas nuvens se espalham em camadas.

Exercício 25.7 ★★

No mapa do tempo: (a) onde o vento é mais forte, perto de L ou perto de H? Como você pode saber? (b) Ao norte de L, de que direção sopra o vento? (c) E ao sul de H? (d) O vento gira no sentido horário ou anti-horário em volta de L?

Solução

Solução de Exercício 25.7.

(a) Perto de L: as isóbaras estão mais próximas ali, e as setas são mais longas. (b) Do leste (as setas apontam para o oeste, um pouco para o sudoeste). (c) Do leste (as setas apontam para o oeste). (d) No sentido anti-horário.

Exercício 25.8 ★★

Um barômetro numa cidade marca $1016\,\mathrm{hPa}$ às 6:00, $1009\,\mathrm{hPa}$ às 12:00 e $1003\,\mathrm{hPa}$ às 18:00. (a) Quanto a pressão cai em 12 horas? (b) O que vem em direção à cidade, uma depressão ou um anticiclone? (c) Que tempo a cidade pode esperar?

Solução

Solução de Exercício 25.8.

(a) $1016 - 1003 = 13\,\mathrm{hPa}$. (b) Uma depressão: a pressão continua caindo. (c) Nuvens, vento e chuva, provavelmente com uma frente.

Exercício 25.9 ★★

Um ar que ficou uma semana sobre o Saara se desloca para o norte, sobre o mar Mediterrâneo. (a) Dê o nome dessa massa de ar com as suas duas letras. (b) Ela é quente ou fria, úmida ou seca, quando parte? (c) O que poderia mudar no seu caráter enquanto ela atravessa o mar?

Solução

Solução de Exercício 25.9.

(a) cT, tropical continental. (b) Muito quente e seca. (c) Sobre o mar, ela recolhe vapor de água: fica mais úmida, e o ar perto da água é um pouco resfriado pelo mar.

Exercício 25.10 ★★

Uma previsão para daqui a quatro dias é hoje tão boa quanto era uma previsão para o dia seguinte há trinta anos. (a) Quantos dias de boa previsão foram ganhos em trinta anos? (b) Quantos isso dá a cada dez anos? (c) Se o mesmo progresso continuasse, em quantos anos uma previsão para daqui a cinco dias seria tão boa quanto a previsão de hoje para o dia seguinte?

Solução

Solução de Exercício 25.10.

(a) $4 - 1 = 3$ dias. (b) $3 \div 3 = 1$ dia a cada dez anos. (c) Ela precisa de mais $5 - 1 = 4$ dias: cerca de 40 anos.

Exercício 25.11 ★★★

No mapa do tempo, use a barra de escala. (a) Aproximadamente quantos quilômetros separam o centro L do centro H? (b) Perto de L, duas isóbaras vizinhas ficam a cerca de $80\,\mathrm{km}$ uma da outra. Quantos hectopascais a pressão muda ali em $100\,\mathrm{km}$? (c) Perto de H, duas isóbaras vizinhas ficam a cerca de $140\,\mathrm{km}$ uma da outra. Mesma pergunta. (d) Onde o vento é mais forte? As setas do mapa concordam?

Solução

Solução de Exercício 25.11.

(a) Cerca de $1350\,\mathrm{km}$ (quatro barras e meia de escala). (b) $4\,\mathrm{hPa}$ em $80\,\mathrm{km}$: $4 \div 80 \times 100 = 5\,\mathrm{hPa}$ a cada $100\,\mathrm{km}$. (c) $4 \div 140 \times 100 \approx 2.9\,\mathrm{hPa}$ a cada $100\,\mathrm{km}$. (d) Perto de L, onde a pressão muda mais depressa; sim, as setas são mais longas perto de L.

Exercício 25.12 ★★★

Uma frente fria fica a $300\,\mathrm{km}$ a oeste de uma cidade e se desloca para o leste a $50\,\mathrm{km}$ por hora; uma frente quente fica a $200\,\mathrm{km}$ a oeste de outra cidade e se desloca com a metade dessa velocidade. (a) Que frente chega primeiro à sua cidade, e quantas horas antes? (b) Descreva o tempo que cada cidade vai ver quando a sua frente passar. (c) Que cidade vai estar mais quente depois que a sua frente passar?

Solução

Solução de Exercício 25.12.

(a) A frente fria: $300 \div 50 = 6$ horas. A frente quente se desloca a $25\,\mathrm{km}$ por hora: $200 \div 25 = 8$ horas. A frente fria chega 2 horas antes. (b) Primeira cidade: nuvens altíssimas, chuva forte, rajadas, e depois ar mais fresco e céu abrindo. Segunda cidade: nuvens em camadas que vão baixando e uma chuva longa e contínua, e depois ar mais quente e mais úmido. (c) A segunda cidade, alcançada pelo ar quente.

25.7 Problema: O jogo vai ser cancelado por causa da chuva?

Problema 25.1

Problema de fim de semana — um jogo de futebol está marcado para as 15:00 na cidade T do mapa do tempo; a frente fria está chegando: a sua velocidade é medida em dois mapas e prevê-se a hora em que ela chega à cidade

Às 09:00, uma jovem meteorologista olha o mapa do tempo deste capítulo, e depois o mapa abaixo: ele mostra a frente fria perto da cidade às 06:00 e às 09:00, numa malha de quadrados de $20\,\mathrm{km}$.

Parte I — Ler o mapa.

1. No mapa do tempo do capítulo, a cidade está no ar quente ou no ar frio? Que frente já passou por ela?
2. De que direção o vento sopra na cidade?
3. Para que lado a frente fria se desloca? Como você pode saber pelos seus símbolos?
4. Que tempo a frente fria vai trazer quando passar?

Parte II — A velocidade da frente.

5. No mapa acima, na altura da cidade, a que distância para leste fica a frente às 06:00? E às 09:00?
6. Quantos quilômetros a frente andou nessas três horas?
7. Qual é a sua velocidade, em quilômetros por hora?
8. Às 09:00, quantos quilômetros separam a frente da cidade?

Parte III — A previsão.

9. Se a frente mantiver a mesma velocidade, de quantas horas ela vai precisar para chegar à cidade?
10. A que horas ela vai chegar à cidade?
11. Suponha que as pancadas de chuva forte durem cerca de uma hora depois da passagem da frente. Ainda vai estar chovendo às 15:00?
12. A frente poderia desacelerar para $30\,\mathrm{km}$ por hora. Quando ela chegaria à cidade, então? Escreva a previsão para o jogo em uma ou duas frases, dando os dois horários possíveis.

Solução

Solução de Problema 25.1.

1. No ar quente, entre as duas frentes. A frente quente já passou.

2. Do sudoeste.

3. Para o leste: os triângulos de uma frente fria ficam do lado para onde ela se desloca, e eles apontam para o leste, em direção à cidade.

4. Nuvens altíssimas, chuva forte, talvez trovões e granizo, rajadas de vento; depois, ar mais fresco, vento de oeste ou de noroeste e céu abrindo.

5. A $180\,\mathrm{km}$ às 06:00 e a $300\,\mathrm{km}$ às 09:00.

6. $300 - 180 = 120\,\mathrm{km}$.

7. $120 \div 3 = 40\,\mathrm{km}$ por hora.

8. A cidade fica a $480\,\mathrm{km}$: $480 - 300 = 180\,\mathrm{km}$.

9. $180 \div 40 = 4.5$ horas, ou seja, 4 horas e 30 minutos.

10. 09:00 + 4 h 30 min = 13:30.

11. Não: as pancadas devem terminar por volta das 14:30, antes do começo do jogo.

12. $180 \div 30 = 6$ horas: às 15:00, bem no começo do jogo. Previsão: “A frente fria deve chegar à cidade por volta das 13:30, com uma hora de chuva forte e rajadas, e depois o céu vai abrir: o jogo provavelmente poderá ser disputado. Se a frente desacelerar, ela poderá chegar às 15:00 e atrasar o jogo.”