Trovoadas II – Ciclo de vida de uma célula de trovoada

Por: Emanuel Oliveira Foto: E. Oliveira. 14.04.2020 (Alto Minho) Como pudemos ver no artigo anterior, as trovoadas/tempestades são formadas ...

Por: Emanuel Oliveira

Foto: E. Oliveira. 14.04.2020 (Alto Minho)

Como pudemos ver no artigo anterior, as trovoadas/tempestades são formadas por uma ou mais células convectivas. Por outro lado, uma trovoada formada por um agrupamento de células poderá conter células convectivas em diferentes fases de desenvolvimento do seu ciclo de vida.

Em meteorologia, o ciclo de uma célula de trovoada/tempestade é descrito em três fases:

Fase de Desenvolvimento ou Fase de Cumulus
Fase de Maturação
Fase de Dissipação

Esquema do ciclo de vida de uma tempestade. Fonte: NOAA

1ª Fase: Fase de Desenvolvimento

Formação de uma trovoada. Fonte: https://bibliotecadeinvestigaciones.wordpress.com/

Também conhecida por fase de cumulus é caraterizada por uma forte corrente ascendente, alimentada por ar convergente em todos os níveis até ao máximo da corrente ascendente. Esta fase tem início com uma coluna de ar ascendente húmido até acima do nível de condensação (0º C), cujo processo de elevação deve-se à convecção, criando uma intensa corrente ascendente a partir da superfície terrestre ou num nível da atmosfera.

O aumento gradual de nuvens cumulus é uma evidência da atividade convectiva. À medida que a corrente ascendente se eleva, parte do ar frio e seco circundante é arrastado, ocorrendo um aumento da evaporação. Esta corrente é muito mais intensa no topo da célula, aumentando de intensidade no final desta fase.

O processo de convecção da célula implica uma corrente ascendente, assim como movimento descendente. Nesta 1ª Fase, ocorre uma lenta acomodação do ar circundante numa área muito maior do que a ocupada pela corrente ascendente mais forte. Durante esta fase, a nuvem cumulus converte-se numa nuvem do tipo cumulonimbus. Este processo poderá ocorrer com um tempo mínimo de 15 minutos para o desenvolvimento da célula e de fusão com outras células, formando uma nuvem maior com cerca de 10 a 15 km de base.

Inicialmente, as gotículas de água na nuvem são muito pequenas, mas à medida que esta fase avança ganharão maiores dimensões até alcançarem o tamanho de gotas de chuva. Nas capas (ou níveis) mais altas da atmosfera, as gotas serão misturadas com cristais de gelo, porém nesta fase não ocorre a sua queda, ou seja, não se dá a precipitação, ficando suspensas ou suportadas pelas correntes ascendentes que, dentro da nuvem, podem superar os 37 km/h.

Nesta fase a temperatura do ar dentro da célula convectiva é mais alta do que a temperatura do ar ao redor da célula.

Esquema da 1ª Fase da trovoada. © R. Grotjahn. Foto: cumulus de desenvolvimento vertical intermédio em plena fase de crescimento. Delegação Territorial de AEMET em Aragão (Espanha). Fonte da informação: https://www.tiempo.com/

Condições atmosféricas na superfície terrestre

A atmosfera junto à superfície terrestre durante esta fase pouco será afetada, porém a pressão atmosférica poderá descer ligeiramente. Por outro lado, a sombra das nuvens permitirão arrefecer a temperatura do solo e dos combustíveis florestais, até a um valor de temperatura próximo do ar da superfície. Geralmente, quando as células convectivas não se formam acima de um frente frio, o campo de vento de superfície apresentará uma ligeira mudança de direção em convergência com a corrente ascendente que alimentará a nuvem.

Esta nuvem e a sua corrente ascendente passar próximo ou sobre um incêndio florestal, a convecção gerada pela propagação do fogo poderá associar-se à corrente de ar, reforçando-se mutuamente, o que levará a um aumento da intensidade do comportamento do fogo.

2ª Fase: Fase de Maturação

À medida que a nuvem tipo cumulus continua o seu desenvolvimento, crescendo, as gotículas de água vão tomando maiores dimensões pela adição de água das correntes de ar húmido ascendente. A base da nuvem vai se tornar cada vez mais escura conforme é carregada de água. As gotas de chuva e as partículas de gelo formadas na nuvem assumem tais dimensões e peso que não podem ser mais sustentadas pela corrente de ar ascendente. Esta situação ocorre aproximadamente após 10 a 15 minutos da formação da célula acima do nível de congelação.

Nesta fase, a célula convectiva atinge a sua altura máxima, ascendendo para cerca de 7 500 metros ou cerca de 10 500 metros e pontualmente poderá ultrapassar a tropopausa, indo além dos 15 metros de altura. Enquanto a base da nuvem escurece, o seu topo branco achata-se e estendendo-se lateralmente por ação dos ventos intensos na capa superior, dando o formato típico de bigorna.

Na fase de maturação ocorre uma mudança na circulação do ar no interior da nuvem, sendo esta a fase mais ativa da trovoada, quando se dá início à precipitação. A chuva ao cair origina correntes descendentes, pelo que ocorrem então duas correntes dentro da nuvem, uma corrente ascendente que é mais lenta e uma corrente descendente que é mais fria do que o ar ao redor da célula. As gotas de chuva e o gelo ao cair arrastam o ar e começam a mudar parte da circulação da corrente ascendente para corrente descendente - downdraft. Este ar arrastado pela chuva em direção ao solo torna-se mais frio e pesado que o ar circundante, acelerando assim a queda. Por outro lado, a evaporação das gotas de chuva e o derretimento do gelo arrefecem o ar que que desce. Enquanto que a corrente ascendente continua decrescente na nuvem, a velocidade da corrente descendente dentro da célula varia, podendo alcançar cerca de 50 km/h.

Esquema da 2ª Fase da trovoada. © R. Grotjahn. Foto: cumulonimbos desenvolvido. Fonte da informação: https://www.tiempo.com/

Condições atmosféricas na superfície terrestre

A coexistência de potente correntes verticais em sentidos opostos dentro da célula convectiva origina fortes turbulências. Quando as correntes descendentes, acompanhadas com a precipitação, sendo mais frias, expandem-se horizontalmente ao alcançar o solo e preferencialmente na direção de deslocação da nuvem. Este ar frio que se expande horizontalmente ao alcançar o solo, produz uma forte turbulência à superfície e é frequente mente referida como “primeira rajada” ou “frente de rajada”. Quando esta onda de ar turbulento atinge uma área, causa uma mudança brusca da direção do vento de superfície e um aumento da sua intensidade. Como ar que sai é frio e pesado, esta primeira rajada é acompanha por uma queda brusca da temperatura e um aumento acentuado da pressão atmosférica.

A Fase Madura da trovoada é o período mais intenso, com um aumento da velocidade de ventos erráticos, grande probabilidade de descargas elétricas, precipitação forte embora possa não ocorrer em tempestades severas (as chamadas trovoadas secas). A precipitação mais intensa ocorre sob o centro da célula convectiva.

Quando estas condições ocorrem durante a propagação de um incêndio, o fogo intensifica-se e aumenta a complexidade no seu controlo, por tornar-se errático e aumentando o perigo de acidentes com operacionais envolvidos na extinção.

3ª Fase: Fase de Dissipação

Esquema da 3ª Fase da trovoada. © R. Grotjahn. Foto: fase final da trovoada com a decomposição do formato "bigorna" da nuvem, com a desagregação da base para o topo. Fonte da informação: https://www.tiempo.com/

À medida que correntes descendentes na nuvem se tornam mais fortes do que as correntes ascendentes, a tempestade/trovoada começa a enfraquecer e pode ocorrer uma precipitação fraca. Como o ar húmido e quente não pode subir mais, as gotas de água não se formam e toda a célula convectiva torna-se uma área de correntes descendentes, pelo que a célula entra na fase de dissipação. Enquanto as correntes descendentes e a precipitação continuarem, as temperaturas dentro da célula convectiva serão mais baixas do que no ar circundante.

Condições atmosféricas na superfície terrestre

A tempestade cessa com uma precipitação leve, enquanto a nuvem desaparece da base para o topo. À medida que a célula se dissipa, as condições de trovoada à superfície também desaparecem, a não ser que novas células se desenvolvam.