8.1 CIRCULAÇÃO GLOBAL IDEALIZADA

        Nosso conhecimento dos ventos globais provém dos regimes observados de pressão e vento e de estudos teóricos de movimento dos fluídos.

        Uma das primeiras contribuições ao modelo clássico de circulação geral é de George Hadley, em 1735. Hadley estava ciente de que a energia solar impulsiona os ventos. Ele propôs que o grande contraste de temperatura entre os pólos e o equador cria uma circulação térmica semelhante àquela da brisa marítima (Cap.7). O aquecimento desigual da Terra faria o ar se mover para equilibrar as desigualdades. Hadley sugeriu que sobre a Terra sem rotação o movimento do ar teria a forma de uma grande célula de convecção em cada hemisfério, conforme a figura 8.1.

Fig. 8.1 - Circulação global numa Terra sem rotação (Hadley)

        O ar equatorial mais aquecido subiria e se deslocaria para os pólos. Eventualmente esta corrente em alto nível atingiria os pólos, onde ela desceria, se espalharia na superfície e retornaria ao equador. Quando o ar polar se aproximasse do equador, se aqueceria e subiria novamente. Portanto, a circulação proposta por Hadley para uma Terra sem rotação tem ar superior indo para os pólos e ar na superfície indo para o equador. Quando se inclui o efeito da rotação da Terra, a força de Coriolis faria com que os ventos em superfície se tornassem mais ou menos de leste para oeste e os de ar superior de oeste para leste. Isto significa que os ventos de superfície soprariam contra a rotação da Terra, que é de oeste para leste. Esta é uma situação impossível, por que os ventos de superfície teriam um efeito de freiamento sobre a rotação da Terra. A energia cinética dos ventos se converteria em calor de atrito e os ventos se desacelerariam. Portanto, corrente de leste em uma latitude precisa ser equilibrada por corrente de oeste em outra. Além disso, o sistema convectivo simples de Hadley, não concorda com a distribuição observada de pressões sobre a Terra.

        Na década de 1920 foi proposto um sistema de três células de circulação em cada hemisfério para a tarefa de manter o balanço de calor na Terra. Embora este modelo tenha sido modificado para se ajustar às mais recentes observações em ar superior, ele é, apesar de tudo, ainda útil.

        A figura 8.2 ilustra o modelo de três células e os ventos resultantes na superfície. Note que estes ventos tem componente zonal maior que o componente meridional.

        Na zona entre o equador e aproximadamente 30° de latitude a circulação se dirige para o equador na superfície e para os pólos em nível superior, formando a chamada célula de Hadley. Acredita-se que o ar quente ascendente no equador, que libera calor latente na formação de nuvens cumulus profundas, forneça a energia para alimentar esta célula. Estas nuvens também fornecem a precipitação que mantém as florestas tropicais. Quando a circulação em alto nível se dirige para os pólos, ela começa a subsidir numa zona entre 20° e 35° de latitude. Dois fatores são considerados na explicação dessa subsidência.

        Primeiro, quando a corrente de ar se afasta da região equatorial, onde a liberação de calor latente de condensação mantém o ar quente e em flutuação, o resfriamento radiativo produziria um aumento da densidade em alto nível. Segundo, como a força de Coriolis se torna mais forte para latitude crescente, os ventos são desviados para uma direção quase zonal quando atingem 25° de latitude. Isto causa uma convergência de ar em altitude, e consequentemente subsidência. O ar subsidente é relativamente seco, pois perdeu sua umidade próximo ao equador. Além disso, o aquecimento adiabático durante a descida reduz ainda mais a umidade relativa do ar. Conseqüentemente, esta zona de subsidência é a zona em que se situam os desertos tropicais. Os ventos são geralmente fracos e variáveis próximos das zonas de subsidência, que configuram zonas de alta pressão subtropicais, no Hemisfério Norte e no Hemisfério Sul. Do centro dessas zonas de alta pressão, a corrente na superfície se divide num ramo que segue em direção aos pólos e num ramo que segue para o equador. O vento para o equador é desviado pela força de Coriolis, adquirindo um componente para oeste, formando os ventos alísios. No HN, os alísios vem de nordeste e no HS de sudeste. Eles se encontram próximo ao equador, numa região de fraco gradiente de pressão, que constitui a zona de baixa pressão equatorial.
 

Fig. 8.2 - Circulação global idealizada no modelo de circulação de três células.

        No modelo de três células a circulação entre 30° e 60° de latitude é oposta à da célula de Hadley. A corrente na superfície é para os pólos e, devido à força de Coriolis, os ventos tem um forte componente de oeste, formando os ventos de oeste em latitudes médias, que são mais variáveis que os ventos alísios. Examinando o modelo de três células na figura 8.2, podemos ver que a circulação em altitude em latitudes médias é dirigida para o equador, e portanto, a força de Coriolis produziria um vento de leste. Contudo, desde a 2ª Guerra Mundial, numerosas observações indicaram que há vento de oeste em altitude, assim como na superfície, em latitudes médias. Portanto, a célula central nesse modelo não se ajusta completamente às observações. Devido a esta complicação e à importância da circulação em latitudes médias em manter o balanço de calor na Terra, os ventos de oeste serão considerados com mais detalhe em uma seção posterior.

        A circulação em altas latitudes é pouco conhecida. Acredita-se que a subsidência nas proximidades dos pólos produz uma corrente superficial em direção ao equador, que é desviada, formando os ventos polares de leste, em ambos os hemisférios. Quando estes frios ventos polares se movem para o equador, eles eventualmente encontram a corrente de oeste de latitudes médias, que é mais quente. A região na qual estas duas correntes se encontram é uma região de descontinuidade, chamada frente polar.

Próximo Tópico: Distribuições Observadas de Vento e Pressão na Superfície
Tópico Anterior: Capítulo 7 - O Vento - Questões de Revisão