Posted by: Aba Cohen | November 14, 2013

É fácil entender um tufão

É fácil entender o porquê e o funcionamento dos  tufões (ou ciclones ou furacões,  nomes que variam conforme a região do planeta onde eles ocorrem): Primeiramente é necessário que haja uma porção do mar semelhante as dimensões de uma cidade de tamanho médio, onde se possa acumular excessos de energia térmica da ordem de 10 17 a 10 19 Joules, ou seja, o equivalente à energia contida em MILHARES DE BOMBAS ATÔMICAS de 20 de Quilotons (a bomba de Hiroshima liberou ~10 14 Joules) a qual possa fluir para a atmosfera, por desequilíbrios de temperatura, num intervalo de tempo de alguns poucos dias. Concentrações de energia com essas características podem ocorrer em regiões tropicais, concentradas numa região  do mar à temperatura de ~27 oC (ΔT~ 7 oC ou mais, em relação a uma temperatura média de 20 oC), ao longo de extensões laterais com diâmetro da ordem de dezenas de quilômetros e profundidades de 50 a 60 metros (ΔT~7oC em algumas dezenas de bilhões de  m3 de água). 

tufao

O ar quente sobre essa região sobe por alguns quilômetros, em direção a regiões mais altas da atmosfera, carregando consigo uma  colossal  massa de água, decorrente da intensa evaporação do mar àquela temperatura; tal fuga de ar  quente para fora dessa região a transforma numa zona de baixa pressão, como um grande volume ‘evacuado’ e  precisando de ser preenchido, fator que também favorece o processo de evaporação. Ao  se aproximar da estratosfera onde o ar é naturalmente mais frio, o vapor se acumula na forma de nuvens e eventualmente condensa, liberando uma imensa quantidade de calor, precipitando na forma de tempestades –  ver as linhas azuis da figura acima – de modo a compensar a escassez devido a baixa pressão sobre o mar. Esse bombeamento de ar e umidade quente subindo e muita água descendo na forma de tempestade gera um “fluxo convectivo” que dura enquanto durar o excesso de energia acumulada.

Até este ponto conseguimos explicar as tempestades mas não o funil (olho do furacão) e as fortes correntes de ar, que causam os maiores problemas desse fenômeno.  Isto pode ser entendido se levarmos em conta o movimento de rotação da Terra:

força de Coriolis

A figura acima mostra dois pontos próximos da linha equatorial (A e A’) e dois pontos mais afastados  dessa linha (B, ao norte de A e B’, ao sul de A’). Devido a rotação da Terra os pontos A e A’, quando vistos de um ponto fora do planeta,movem para leste com velocidades rotacionais maiores que os pontos B e B’ (pontos nos polos teriam velocidade rotacional nula – não confundir com velocidade angular). Se um objeto for lançado PELO AR de A para B (ou de A’ para B’) ele chegará ao solo num ponto ligeiramente mais a leste do ponto B (ou B’) pois enquanto estiver no ar, ele mantem sua alta velocidade rotacional. Por outro lado, se o objeto for lançado PELO AR de B para A (ou de B’ para A’), ele chegará ao solo num ponto mais a oeste de A (ou de A’) pois, enquanto estiver no ar, ele mantem sua baixa velocidade rotacional. Na mesma figura vemos dois pontos “O”, um no Hemisfério Norte outro no Sul, onde chegam ventos viajando nas direções NS e SN. É fácil perceber que o vento no Hemisfério Norte tende a girar no sentido anti-horário (rotação no sentido contrário ao dos ponteiros do relógio) enquanto que o vento no Hemisfério Sul tende a girar no sentido horário. Esse efeito é causado pela “força de Coriolis” que provoca esses desvios de trajetória devido  à rotação da Terra.

A extensão e devastação provocada por um tufão dependem da energia acumulada no oceano. No caso do tufão Haiyan, que matou milhares de pessoas e devastou as Filipinas em 2013,  o diâmetro foi de ~600 Km (não confundir com o olho do tufão que é bem menor -ver as fotos abaixo) e os ventos atingiram ~~380 Km/h, valor recorde registrado ate o momento. Ao chegar no continente o tufão perde intensidade pois sua fonte de energia (a água quente do oceano) fica para trás. A  figura abaixo mostra fotos de satélite dos tufões Katrina, que assolou os EUA em 2005, com giro no sentido anti-horário e o Catarina, que atingiu o Sul do Brasil em 2004, com giro no sentido horário .como foi explicado acima. A frequência e a intensidade desses fenômenos tão indesejados tem aumentado significativamente nos últimos tempos e a explicação é o aquecimento global. Enquanto esse quadro não se reverter as perspectivas são de ocorrência de cada vez mais tragedias como as do Raiyan, até mesmo no Brasil onde raramente ocorriam tais catástrofes.

Katrina and Catarina


Responses

  1. Mestre, sua explicação sobre a formação de ciclones é absolutamente clara. Imagino que o mecanismo de ciclones no interior de continentes deve ser basicamente o mesmo: uma diferença crítica de temperatura entre a base e o topo do ciclone gerando correntes de convecção e a “força de Coriolis” devida ao efeito de rotação da Terra que gera os ventos devastadores observados.
    Se bem entendí, o aquecimento da superfície da Terra (seja ele em continentes ou em oceanos) seria em última análise a causa principal do fenômeno.
    Considerando que esses fenômenos estão cada vez mais freqüentes, poderíamos afirmar que o efeito do aquecimento global seria o grande vilão nessa história?
    Se a resposta for afirmativa, o grande vilão tem nome e identidade conhecidas: emissão crescente de CO2 lançada na atmosfera.
    Mas não é o único e nem o mais devastador. O mais devastador é a emissão do gás NH4 (nitrato de amônia) que cresceu até seu limite de dissolução na atmosfera. Atingido esse limite, o nível de NH4 permanece estável.
    O que nos faz perguntar: qual seria o limite de de dissolução do CO2 nos gases da atmosfera?
    Me lembro de ter lido em alguma publicação científica, não me recordo qual, que o nível de CO2 dissolvido no gelo de geleiras no oceano Ártico é bem superior aos níveis hoje observados nas águas dos oceanos.
    O que nos sujere haver um limite de dissolução desse gás na atmosfera. Atingido esse limite, o excesso de CO2 precipita sobre os oceanos que perfazem cerca de 70%¨da superfíce terrestre.
    O que também nos sugere, por outro lado, que atingido esse limite as temperaturas das calotas polares eram suficientes para formar geleiras.
    Esse fato nos sugere ainda que o aquecimento global, hoje observado, não seria suficiente para explicar o também hoje observado “derretimento” de geleiras no polo norte.
    Para mim, as hipóteses sobre o aquecimento global disponíveis não estão devidamente demonstradas.

    Mestre, minha proposta de nos encontrarmos permanece de pé.

  2. Mestre, revendo meu texto acima, descobrí um engano. Onde está escrito NH4, leia-se CH4 (gas metano). O nitrogênio também contribui para o aquecimento em menor escala, mas sob a forma de óxido nitroso (N2O).

    • Ola Léo li seu primeiro comentário junto com essa correção. O aquecimento global é realmente o grande culpado de toda essa violência da atmosfera e o CH4 (metano) é um dos grandes vilões. Não é difícil explicar a razão: enquanto a temperatura do planeta sobe, as curvas de evaporação e o ponto de ebulição da água são fixos. Exatamente por isto teremos mais e mais vapor na atmosfera e por consequência mais intensos e mais frequentes tempestades, tufões e outros geradores de catástrofes.

      Quanto a leitura de seu texto, peço que me envie um e-mail para combinarmos


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