Olho (ciclone) - Eye (cyclone)

Uma imagem do furacão Florence visto da Estação Espacial Internacional mostrando um olho bem definido no centro da tempestade.

O olho é uma região de clima predominantemente calmo no centro de ciclones tropicais . O olho de uma tempestade é uma área aproximadamente circular, normalmente de 30 a 65 quilômetros (19 a 40 milhas) de diâmetro. É cercado pela parede do olho , um anel de tempestades gigantescas onde ocorrem os climas mais severos e os ventos mais fortes. A pressão barométrica mais baixa do ciclone ocorre no olho e pode ser até 15% mais baixa do que a pressão fora da tempestade.

Em fortes ciclones tropicais, o olho é caracterizado por ventos fracos e céu claro, rodeado por todos os lados por uma parede ocular simétrica e imponente. Em ciclones tropicais mais fracos, o olho é menos bem definido e pode ser coberto pelo nublado central denso , uma área de nuvens altas e espessas que aparecem brilhantemente nas imagens de satélite . Tempestades mais fracas ou desorganizadas também podem apresentar uma parede do olho que não circunda completamente o olho ou ter um olho que apresenta chuva forte. Em todas as tempestades, no entanto, o olho é o local da pressão barométrica mínima da tempestade - onde a pressão atmosférica ao nível do mar é a mais baixa.

Estrutura

Um diagrama de seção transversal de um ciclone tropical maduro, com setas indicando o fluxo de ar dentro e ao redor do olho

Um ciclone tropical típico terá um olho de aproximadamente 30-65 km (20-40 mi) de diâmetro, geralmente situado no centro geométrico da tempestade. O olho pode ser claro ou ter nuvens baixas pontilhadas (um olho claro ), pode estar preenchido com nuvens de nível baixo e médio (um olho cheio ) ou pode estar obscurecido pelo nublado denso central. No entanto, há muito pouco vento e chuva, especialmente perto do centro. Isso contrasta fortemente com as condições da parede do olho, que contém os ventos mais fortes da tempestade. Devido à mecânica de um ciclone tropical , o olho e o ar diretamente acima dele são mais quentes do que os arredores.

Embora normalmente bastante simétricos, os olhos podem ser oblongos e irregulares, especialmente em tempestades cada vez mais fracas. Um grande olho irregular é um olho não circular que parece fragmentado e é um indicador de um ciclone tropical fraco ou enfraquecido. Um olho aberto é um olho que pode ser circular, mas a parede do olho não circunda completamente o olho, indicando também um ciclone enfraquecido e desprovido de umidade ou um ciclone fraco, mas fortalecedor. Ambas as observações são usadas para estimar a intensidade de ciclones tropicais por meio da análise de Dvorak . As paredes do olho são geralmente circulares; no entanto, formas nitidamente poligonais que variam de triângulos a hexágonos ocorrem ocasionalmente.

Furacão Wilma com olho de alfinete

Embora as típicas tempestades maduras tenham olhos com algumas dezenas de quilômetros de largura, as tempestades que se intensificam rapidamente podem desenvolver um olho extremamente pequeno, claro e circular, às vezes chamado de olho de alfinete . Tempestades com olhos furados estão sujeitas a grandes flutuações de intensidade e fornecem dificuldades e frustrações para os meteorologistas.

O olho do furacão Katrina visto de um caçador de furacões aeronaves

Olhos pequenos / minúsculos - aqueles com menos de 10  nm (19 km, 12 milhas) de diâmetro - freqüentemente disparam ciclos de substituição da parede do olho , onde uma nova parede do olho começa a se formar fora da parede do olho original. Isso pode ocorrer em qualquer lugar de quinze a centenas de quilômetros (dez a algumas centenas de milhas) fora do olho interno. A tempestade então desenvolve duas paredes concêntricas do olho , ou um "olho dentro do olho". Na maioria dos casos, a parede externa do olho começa a se contrair logo após sua formação, o que obstrui o olho interno e deixa um olho muito maior, mas mais estável. Embora o ciclo de substituição tenda a enfraquecer as tempestades à medida que ocorrem, a nova parede do olho pode se contrair rapidamente depois que a velha parede do olho se dissipa, permitindo que a tempestade se fortaleça novamente. Isso pode desencadear outro ciclo de re-fortalecimento de substituição da parede do olho.

Os olhos podem variar em tamanho de 370 km (230 milhas) ( Tufão Carmen ) a meros 3,7 km (2,3 milhas) ( Furacão Wilma ) de diâmetro. Embora seja incomum que tempestades com olhos grandes se tornem muito intensas, isso ocorre, especialmente em furacões anulares . O furacão Isabel foi o décimo primeiro furacão mais poderoso do Atlântico Norte na história , e sustentou um grande olho de 65-80 km (40-50 mi) por um período de vários dias.

Formação e detecção

Os ciclones tropicais se formam quando a energia liberada pela condensação da umidade no ar ascendente causa um ciclo de feedback positivo nas águas quentes do oceano.
Normalmente, os olhos são fáceis de detectar usando o radar meteorológico . Esta imagem de radar do furacão Andrew mostra claramente o sul da Flórida.

Os ciclones tropicais normalmente se formam a partir de grandes áreas desorganizadas de clima perturbado em regiões tropicais. À medida que mais tempestades se formam e se acumulam, a tempestade desenvolve bandas de chuva que começam a girar em torno de um centro comum. À medida que a tempestade ganha força, um anel de convecção mais forte se forma a uma certa distância do centro de rotação da tempestade em desenvolvimento. Visto que tempestades mais fortes e chuvas mais fortes marcam áreas de correntes ascendentes mais fortes , a pressão barométrica na superfície começa a cair e o ar começa a se acumular nos níveis superiores do ciclone. Isso resulta na formação de um anticiclone de nível superior , ou uma área de alta pressão atmosférica acima do nublado denso central. Conseqüentemente, a maior parte desse ar acumulado flui para fora anticiclonicamente acima do ciclone tropical. Fora do olho em formação, o anticiclone nos níveis superiores da atmosfera aumenta o fluxo em direção ao centro do ciclone, empurrando o ar em direção à parede do olho e causando um ciclo de feedback positivo .

No entanto, uma pequena porção do ar acumulado, em vez de fluir para fora, flui para dentro em direção ao centro da tempestade. Isso faz com que a pressão do ar aumente ainda mais, a ponto de o peso do ar neutralizar a força das correntes ascendentes no centro da tempestade. O ar começa a descer no centro da tempestade, criando uma área praticamente livre de chuva - um olho recém-formado.

Muitos aspectos desse processo permanecem um mistério. Os cientistas não sabem por que um anel de convecção se forma em torno do centro de circulação em vez de sobre ele, ou por que o anticiclone de nível superior ejeta apenas uma parte do excesso de ar acima da tempestade. Existem muitas teorias sobre o processo exato pelo qual o olho se forma: tudo o que se sabe com certeza é que o olho é necessário para que os ciclones tropicais atinjam altas velocidades de vento.

A formação de um olho é quase sempre um indicador do aumento da organização e força do ciclone tropical. Por causa disso, os meteorologistas observam atentamente o desenvolvimento das tempestades em busca de sinais de formação de olhos.

Para tempestades com visão clara, a detecção do olho é tão simples quanto olhar as fotos de um satélite meteorológico . No entanto, para tempestades com um olho cheio, ou um olho completamente coberto pelo nublado denso central, outros métodos de detecção devem ser usados. Observações de navios e caçadores de furacões podem apontar um olho visualmente, procurando por uma queda na velocidade do vento ou falta de chuva no centro da tempestade. Nos Estados Unidos, Coreia do Sul e alguns outros países, uma rede de estações de radar meteorológico NEXRAD Doppler pode detectar olhos próximos à costa. Os satélites meteorológicos também carregam equipamentos para medir o vapor de água atmosférico e as temperaturas das nuvens, que podem ser usados ​​para localizar um olho em formação. Além disso, os cientistas descobriram recentemente que a quantidade de ozônio no olho é muito maior do que na parede do olho, devido ao afundamento do ar da estratosfera rica em ozônio. Instrumentos sensíveis ao ozônio realizam medições, que são usadas para observar colunas de ar subindo e descendo, e fornecem indicação da formação de um olho, mesmo antes que as imagens de satélite possam determinar sua formação.

Um estudo de satélite encontrou olhos detectados em média por 30 horas por tempestade.

Fenômenos associados

Uma foto de satélite do tufão Amber da temporada de tufões do Pacífico de 1997 exibindo uma parede do olho externa e interna, durante um ciclo de substituição da parede do olho

Ciclos de substituição da parede do olho

Os ciclos de substituição da parede do olho , também chamados de ciclos concêntricos da parede do olho , ocorrem naturalmente em ciclones tropicais intensos, geralmente com ventos superiores a 185 km / h (115 mph) ou grandes furacões (categoria 3 ou superior na escala de furacões de Saffir-Simpson ). Quando os ciclones tropicais atingem esta intensidade e a parede do olho se contrai ou já é suficientemente pequena (veja acima ), algumas das bandas de chuva externas podem se fortalecer e se organizar em um anel de tempestades - uma parede do olho externa - que se move lentamente para dentro e rouba a parede interna do olho. sua umidade necessária e momento angular . Como os ventos mais fortes estão localizados na parede do olho de um ciclone, o ciclone tropical geralmente enfraquece durante esta fase, pois a parede interna é "sufocada" pela parede externa. Eventualmente, a parede externa do olho substitui a interna completamente, e a tempestade pode se intensificar novamente.

A descoberta desse processo foi parcialmente responsável pelo fim do experimento de modificação de furacões do governo dos EUA, Projeto Stormfury . Este projeto teve como objetivo semear nuvens fora da parede do olho, causando a formação de uma nova parede do olho e enfraquecendo a tempestade. Quando foi descoberto que este era um processo natural devido à dinâmica dos furacões, o projeto foi rapidamente abandonado.

Quase todo furacão intenso passa por pelo menos um desses ciclos durante sua existência. O furacão Allen em 1980 passou por repetidos ciclos de substituição da parede do olho, flutuando várias vezes entre os status de Categoria 5 e Categoria 4 na escala de Saffir-Simpson. O furacão Juliette foi um caso raro documentado de parede do olho tripla.

Fossos

Um fosso em um ciclone tropical é um anel claro fora da parede do olho, ou entre as paredes do olho concêntricas, caracterizado por subsidência - o ar lentamente afundando - e pouca ou nenhuma precipitação. O fluxo de ar no fosso é dominado pelos efeitos cumulativos de alongamento e cisalhamento . O fosso entre as paredes dos olhos é uma área na tempestade onde a velocidade de rotação do ar muda muito em proporção à distância do centro da tempestade; essas áreas também são conhecidas como zonas de filamentação rápida . Essas áreas podem ser potencialmente encontradas perto de qualquer vórtice de força suficiente, mas são mais pronunciadas em fortes ciclones tropicais.

Mesovórtices da parede do olho

Mesovórtices visíveis no olho do furacão Emilia em 1994.

Os mesovórtices da parede do olho são feições rotacionais de pequena escala encontradas nas paredes do olho de ciclones tropicais intensos. Eles são semelhantes, em princípio, a pequenos "vórtices de sucção" frequentemente observados em tornados de vórtices múltiplos . Nestes vórtices, a velocidade do vento pode ser maior do que em qualquer outra parte da parede do olho. Os mesovórtices da parede do olho são mais comuns durante os períodos de intensificação em ciclones tropicais.

Os mesovórtices da parede do olho freqüentemente exibem um comportamento incomum em ciclones tropicais. Eles geralmente giram em torno do centro de baixa pressão, mas às vezes permanecem estacionários. Já foi documentado que os mesovórtices da parede do olho podem cruzar o olho de uma tempestade. Esses fenômenos foram documentados de forma observacional, experimental e teórica.

Os mesovórtices da parede do olho são um fator significativo na formação de tornados após a chegada de ciclones tropicais. Os mesovórtices podem gerar rotação em células convectivas individuais ou correntes ascendentes (um mesociclone ), o que leva à atividade tornádica. No landfall, o atrito é gerado entre a circulação do ciclone tropical e a terra. Isso pode permitir que os mesovórtices descam à superfície, causando tornados. Essas circulações tornádicas na camada limite podem ser prevalentes nas paredes internas do olho de ciclones tropicais intensos, mas com curta duração e tamanho pequeno não são frequentemente observadas.

Efeito estádio

Vista do olho do tufão Maysak da Estação Espacial Internacional em 31 de março de 2015, exibindo um efeito de estádio pronunciado.

O efeito estádio é um fenômeno observado em fortes ciclones tropicais. É um evento bastante comum, onde as nuvens da parede do olho se curvam para fora da superfície com a altura. Isso dá ao olho uma aparência semelhante a uma cúpula aberta vista do ar, semelhante a um estádio esportivo . Um olho é sempre maior no topo da tempestade e menor no fundo da tempestade porque o ar que sobe na parede do olho segue isolinhas de igual momento angular , que também se inclinam para fora com a altura.

Características semelhantes aos olhos

Uma estrutura semelhante a um olho é freqüentemente encontrada em ciclones tropicais intensos. Semelhante ao olho visto em furacões ou tufões, é uma área circular no centro de circulação da tempestade na qual a convecção está ausente. Essas feições semelhantes a olhos são mais comumente encontradas em tempestades tropicais intensas e furacões de categoria 1 na escala Saffir-Simpson. Por exemplo, uma característica semelhante a um olho foi encontrada no furacão Beta, quando a tempestade tinha velocidade máxima do vento de apenas 80 km / h (50 mph), bem abaixo da força do furacão. Os recursos normalmente não são visíveis em comprimentos de onda visíveis ou comprimentos de onda infravermelhos do espaço, embora sejam facilmente vistos em imagens de satélite de microondas . Seu desenvolvimento nos níveis médios da atmosfera é semelhante à formação de um olho completo, mas as feições podem ser deslocadas horizontalmente devido ao cisalhamento do vento vertical.

Perigos

Uma aeronave voando através da parede do olho de uma tempestade e em direção ao olho calmo

Embora o olho seja de longe a parte mais calma da tempestade, sem vento no centro e com céu normalmente limpo, no oceano é possivelmente a área mais perigosa. Na parede do olho, as ondas impulsionadas pelo vento viajam todas na mesma direção. No centro do olho, no entanto, as ondas convergem de todas as direções, criando cristas erráticas que podem construir umas sobre as outras para se tornarem ondas rebeldes . A altura máxima das ondas do furacão é desconhecida, mas as medições durante o furacão Ivan, quando era um furacão de categoria 4, estimaram que as ondas perto da parede do olho ultrapassaram os 40 m (130 pés) do pico ao vale.

Um erro comum, especialmente em áreas onde os furacões são incomuns, é os moradores saírem de suas casas para inspecionar os estragos enquanto o olho calmo passa, apenas para serem pegos de surpresa pelos ventos violentos na parede oposta.

Outros ciclones

A nevasca norte-americana de 2006 , uma tempestade extratropical, mostrou uma estrutura semelhante a um olho em seu pico de intensidade (visto aqui apenas a leste da Península de Delmarva ).

Embora apenas os ciclones tropicais tenham estruturas oficialmente chamadas de "olhos", existem outros sistemas climáticos que podem exibir características semelhantes às dos olhos.

Baixos polares

Baixas polares são sistemas meteorológicos de mesoescala , tipicamente menores que 1.000 km (600 mi) de diâmetro, encontrados perto dos pólos . Como ciclones tropicais, eles formam sobre a água relativamente quente e pode caracterizar profunda convecção e ventos da força do vendaval ou superior. Ao contrário das tempestades de natureza tropical, no entanto, eles prosperam em temperaturas muito mais frias e em latitudes muito mais altas. Eles também são menores e duram por períodos mais curtos, com alguns durando mais do que um dia ou mais. Apesar dessas diferenças, eles podem ser muito semelhantes em estrutura aos ciclones tropicais, apresentando um olho claro cercado por uma parede do olho e faixas de chuva e neve.

Ciclones extratropicais

Ciclones extratropicais são áreas de baixa pressão que existem na fronteira de diferentes massas de ar . Quase todas as tempestades encontradas em latitudes médias são extratropicais por natureza, incluindo as clássicas tempestades de vento norte-americanas e europeias . O mais severo deles pode ter um "olho" claro no local da pressão barométrica mais baixa, embora geralmente seja cercado por nuvens não convectivas e seja encontrado próximo ao final da tempestade. Alguns exemplos de ciclones extratropicais com olho-como proeminente características incluem a janeiro 2018 nevasca norte-americana , Nevasca da América do Norte em 2006 , e abril 2021 nor'easter .

Ciclones subtropicais

Os ciclones subtropicais são sistemas de baixa pressão com algumas características extratropicais e algumas características tropicais. Como tal, eles podem ter um olho, embora não sejam verdadeiramente tropicais por natureza. Os ciclones subtropicais podem ser muito perigosos, gerando ventos fortes e mares, e muitas vezes evoluem para ciclones totalmente tropicais. Por esse motivo, o National Hurricane Center começou a incluir tempestades subtropicais em seu esquema de nomenclatura em 2002.

Tornados

Tornados são tempestades destrutivas de pequena escala, que produzem os ventos mais rápidos do planeta. Existem dois tipos principais - tornados de vórtice único, que consistem em uma única coluna giratória de ar, e tornados de vórtice múltiplo, que consistem em pequenos "vórtices de sucção", semelhantes aos próprios mini-tornados, todos girando em torno de um centro comum. Acredita-se que ambos os tipos de tornados tenham olhos calmos. Essas teorias são apoiadas por observações de velocidade doppler por radar meteorológico e relatos de testemunhas oculares.

Vórtices extraterrestres

Uma tempestade semelhante a um furacão no pólo sul de Saturno exibindo uma parede do olho com dezenas de quilômetros de altura

A NASA relatou em novembro de 2006 que a espaçonave Cassini observou uma tempestade "semelhante a um furacão" bloqueada no pólo sul de Saturno com uma parede do olho claramente definida. A observação foi particularmente notável porque as nuvens da parede do olho não tinham sido vistas anteriormente em nenhum planeta além da Terra (incluindo uma falha em observar uma parede do olho na Grande Mancha Vermelha de Júpiter pela espaçonave Galileo ). Em 2007, vórtices muito grandes em ambos os pólos de Vênus foram observados pela missão Venus Express da Agência Espacial Europeia como tendo uma estrutura de olho dipolo.

Veja também

Referências

links externos