7.5 O VENTO GRADIENTE

        Um exame superficial de um mapa do tempo revela que as isóbaras (ou as isolinhas de altura de superfícies isóbaras) não são geralmente retas. Elas formam curvas abertas ou ocasionalmente se conectam formando células aproximadamente circulares de alta ou baixa pressão. A forma curva do campo de pressão tende a modificar o vento geostrófico, afetando sua velocidade, embora a direção continue aproximadamente paralela às isóbaras. Os desvios em relação ao balanço geostrófico são uma conseqüência da grande aceleração centrípeta associada com a trajetória curva do vento nessas regiões. Para ilustrar como esta aceleração altera o balanço entre a força de Coriolis e a força de gradiente de pressão, é conveniente considerar a correspondente força fictícia num sistema de referência que segue o movimento das parcelas: a força centrífuga.

        O balanço entre a força de gradiente de pressão, a força de Coriolis e a força centrífuga, que, resulta no chamado vento gradiente, é mostrado na figura 7.11, para vento em torno de centros de baixa e de alta pressão. Em ambos os casos, a força centrífuga está dirigida para longe do centro de curvatura das trajetórias e tem módulo igual a V2/R, onde R é o raio local de curvatura. Em torno de centros de baixa pressão, também chamados ciclones, em que a força de gradiente de pressão é dirigida para centro e a força de Coriolis para fora, o balanço é atingido entre a força de gradiente de pressão e a soma da força de Coriolis com a força centrífuga. O fluxo resultante tem sentido horário no HS e antihorário no HN. Fluxo com esse sentido de rotação é denominado fluxo ciclônico. Em torno de centros de alta pressão, também chamados anticiclones, em que a força de gradiente de pressão é dirigida para fora e a força de Coriolis para o centro, o balanço é atingido entre a força de Coriolis e a soma da força de gradiente de pressão com a força centrífuga. O fluxo resultante tem sentido antihorário no HS e horário no HN. Fluxo com esse sentido de rotação é denominado fluxo anticiclônico.

Fig. 7.11 - Esquema mostrando o vento gradiente que representa um balanço entre a força de gradiente de pressão, a força de Coriolis e a força centrífuga.

        No caso ciclônico (em torno da baixa), a força de Coriolis é menor que a força de gradiente de pressão, pois é reforçada pela força centrífuga. Portanto, o equilíbrio de forças pode ser alcançado com uma velocidade do vento menor do que seria necessária se apenas a força de Coriolis e a força de gradiente de pressão estivessem agindo. Portanto, neste caso é possível um fluxo subgeostrófico paralelo às isóbaras. No caso anticiclônico (em torno da alta) a força de Coriolis é maior que a força de gradiente de pressão, pois agora esta é reforçada pela força centrífuga. É, então, necessária uma velocidade de vento supergeostrófica para obter o equilíbrio das três forças.

        A velocidade do vento gradiente em torno de uma alta pressão é obtida a partir da seguinte condição de equilíbrio:

indica módulo)

ou

.

        Desta condição obtém-se a seguinte equação em V:

,

cuja solução é:
 
(7.21)

 
        Para que haja solução fisicamente possível o radicando deve ser positivo, ou seja:
 
(7.22)

        Portanto, para que haja equilíbrio, o gradiente de pressão numa alta deve ser limitado, tornando-se cada vez menor em direção ao centro (pois R decresce). O duplo sinal na (7.21) dá origem a duas respostas, uma maior e outra menor. A menor corresponde à situação normal observada e a maior a uma situação anômala, improvável (Fig. 7.12).

Fig. 7.12

        A velocidade do vento gradiente em torno de uma baixa pressão é obtida a partir de: 

a

ou

.

        A equação para V é:
 
(7.23)

e a solução é dada por:
 
(7.24)

        Não há, neste caso, limitação para o gradiente de pressão para que haja equilíbrio. Essa é a razão pela qual é comum a ocorrência de fortes baixas pressões com fortes gradientes de pressão e fortes ventos associados, enquanto os centros de alta pressão são normalmente mais "achatados", com gradiente de pressão e ventos associados mais fracos.

Fig. 7.13

        O duplo sinal na (7.24) produz duas respostas, uma positiva e uma negativa. A positiva corresponde à situação normal observada e a negativa a uma situação anômala, improvável (Fig. 7.13).

        Há casos, como os intensos furacões, em que a força centrífuga é tão mais forte que a força de Coriolis que uma boa aproximação é o balanço ciclostrófico: Fc = Fp

        Apesar da importância da força centrífuga no estabelecimento de fluxos curvos em ar superior, na superfície o atrito torna-se significativo e é bem mais forte que a força centrífuga (a não ser em tornados e furacões). Portanto, a força centrífuga não será considerada na discussão da circulação na superfície.

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