Ciclone tropical
Um ciclone tropical é uma grande perturbação na atmosfera terrestre. É um sistema formado por grandes tempestades e é caracterizado por ser uma região onde a pressão atmosférica é significativamente menor e a temperatura é ligeiramente maior do que em suas vizinhanças. É uma área de baixa pressão atmosférica com uma circulação fechada de ventos e diferencia-se dos ciclones extratropicais por ter um núcleo quente e um centro bastante definido em sistemas mais intensos, conhecido como olho. A grande diferença de pressão atmosférica entre o centro do ciclone e suas vizinhanças, conhecida como força de gradiente de pressão, gera intensos ventos, que podem ultrapassar 300 km/h em grandes ciclones. Seu giro característico, no sentido anti-horário no hemisfério norte e no horário no hemisfério sul, é inicialmente causado pela força de Coriolis e postergado pela energia liberada pela condensação da umidade atmosférica. Trovoadas e chuvas torrenciais estão frequentemente associadas a ciclones tropicais. Formam-se costumeiramente nas regiões trópicas, aos arredores da Linha do Equador, onde constituem uma parte do sistema de circulação atmosférica, ao moverem calor da região equatorial para as latitudes mais altas. O ciclone tropical é movido pela energia térmica liberada quando ar úmido sobe para camadas mais altas da atmosfera e o vapor de água associado se condensa.
Ciclone e tornado são diferentes tipos de movimentos giratórios de ar e causam fortes estragos por onde passam graças aos seus fortes ventos, o que pode causar certa confusão se trata-se de um fenômeno, ou do outro. Por isso, a diferença entre Ciclone e Tornado segue abaixo:
Todos os ciclones tropicais são naturalmente áreas de convecção atmosférica, onde o ar quente e úmido sobe para altas camadas da atmosfera, e o ar frio e seco desce novamente para superfície. Esse processo causa a diminuição da pressão atmosférica na superfície. Por isso, ciclones tropicais são considerados áreas de baixa pressão atmosférica. As medições da pressão atmosférica nos centros dos ciclones tropicais estão entre as menores já registradas mundialmente ao nível do mar. Esses sistemas tropicais são um dos fenômenos meteorológicos mais intensos da atmosfera terrestre e são movidos pela liberação de grandes quantidades de calor de condensação, quando o ar úmido é levado para camadas mais altas na atmosfera e sua umidade associada se condensa. A energia térmica disponível através desse processo intensifica a convecção atmosférica. O ciclone tropical funciona como um grande "aspirador", sugando o ar da superfície e expulsando-o em altas altitudes. A diferença de pressão atmosférica entre o centro do ciclone e suas vizinhanças geram a força de gradiente de pressão, que acelera o ar para o centro do sistema tropical, mas a força de Coriolis põe esta massa de ar em movimento em rotação, no sentido horário no hemisfério sul e anti-horário no hemisfério norte.
Tamanho
Todo ciclone tropical é composto por uma circulação ciclônica fechada de ventos. A medida de tamanho de um ciclone tropical é determinada pela medição da distância de seu centro de circulação de ventos até a região onde a circulação ciclônica de ventos ainda é fechada, verificada tecnicamente através de sua isóbara fechada mais externa. Se a medida do raio estiver menor do que dois graus de latitude (222 km), então o ciclone é 'muito pequeno' ou 'anão'. Se a medida do raio estiver entre 2 e 3 graus (222 a 333 km), então o ciclone é considerado 'pequeno'. Se a medida do raio estiver entre 3 e 6 graus (333 a 666 km), então o ciclone será considerado um ciclone de 'tamanho normal'. Ciclones tropicais são considerados 'grandes' quando seu raio medir entre 6 e 8 graus (666 km a 888 km). Ciclones tropicais são considerados ‘muito grandes’ quando o seu raio ultrapassa 8 graus (mais de 888 km). Existem ainda outros métodos de determinar o tamanho de um ciclone tropical, como por exemplo a medida do raio de ventos máximos.
Os ciclones tropicais formam-se a partir da organização de regiões de convecção atmosférica sobre as águas quentes dos oceanos tropicais. A convecção atmosférica, como em qualquer fluido, é uma forma de distribuição de calor. Sobre águas quentes, o ar é aquecido e torna-se menos denso, tendendo a subir para camadas atmosféricas mais altas, assim como um balão de ar quente. Esse ar também está carregado de umidade e quando essa massa de ar se eleva para camadas atmosféricas mais altas, onde a temperatura é menor, a umidade associada se condensa. A condensação do vapor de água libera calor latente e contribui para o aquecimento da massa de ar em elevação, intensificando ainda mais o processo de convecção e funcionando como uma retroalimentação positiva para o fenômeno. Em outras palavras, a presença de ar úmido funciona como um "combustível" para a manutenção da região de convecção. Como o ar sobe para camadas mais altas da atmosfera em regiões de convecção, a pressão atmosférica tende a diminuir na superfície. Portanto, na região de convecção, a pressão atmosférica é menor do que nas vizinhanças. A diferença de pressão atmosférica entre a região de convecção e as vizinhanças causa o surgimento da força de gradiente de pressão, principal fator da origem dos ventos. A força de gradiente de pressão surge como consequência da tentativa de equilíbrio da pressão atmosférica em diferentes regiões: o vento flui de regiões onde a pressão atmosférica é maior para regiões onde a pressão é menor. Entretanto, essa advecção (movimento horizontal) dos ventos causa o efeito oposto: são transportados para a região de convecção atmosférica mais ar úmido, que alimenta essa região com mais calor, intensificando-a desta maneira. Quanto mais ar úmido ingressar na região de convecção, mais intensa ela será. Nas camadas mais altas da troposfera, o ar que previamente era quente e úmido esfria e seca e é expulso da região de convecção. Como o ar frio é mais denso, retorna para as camadas mais baixas da atmosfera, podendo novamente se aquecer e umedecer e fazer parte novamente do processo de convecção.
Como o ar tem massa e adquire velocidade tangencial quando adentra à circulação a uma certa distância de seu centro, pode-se dizer que tal massa tem momento angular. Basicamente o momento angular dessa massa de ar na circulação ciclônica se conserva (apenas torques externos alteram o momento angular e boa parte desses torques é representada pelos torques de atrito com a própria superfície do oceano). Como a massa de ar se aproxima do centro ciclônico com o passar do tempo (a coluna de ar ascendente funciona como um "aspirador", consequência da força de gradiente de pressão), deve ganhar velocidade tangencial para que o momento angular se conserve. Por isso, os ventos são mais fortes no centro do ciclone do que em seus arredores. Como a massa de ar é úmida, essa umidade também se concentra no centro do ciclone, causando severas tempestades e aguaceiros. Em um determinado instante, os torques de atrito com a superfície do mar, a força de gradiente de pressão, que age como uma força centrípeta, a força de Coriolis, que continua agindo enquanto a massa de ar se aproxima do centro ciclônico e a própria inércia da massa de ar em rotação se equilibram nas imediações do centro. A partir de então, não há outro caminho a não ser a ascendência do ar para as camadas mais altas da troposfera.
Olho e o núcleo interno
Um ciclone tropical age como um "aspirador" gigantesco: uma grande quantidade de ar é sugado da superfície e levado para camadas mais altas da atmosfera. Se o fluxo de ar nessa coluna for suficientemente intensa, surge no centro do ciclone uma região livre de nuvens conhecida como olho. Na superfície, as condições meteorológicas no olho são normalmente calmas, isto é, sem chuvas ou ventos fortes, e é possível ver parte do céu sem nuvens. É no olho que se situam os menores valores de pressão atmosférica: no olho do tufão Tip, no auge de sua intensidade, a pressão atmosférica estava em 870 milibares, a menor pressão atmosférica a nível do mar já registrada na história. O olho é normalmente circular em sua forma e pode variar entre 3 a 370 quilômetros de diâmetro. Ciclones tropicais particularmente intensos podem exibir olhos com diâmetro muito pequeno em comparação com o restante da tempestade. Tais olhos são conhecidos como "buracos de alfinete" e indicam que a velocidade do fluxo de ar ascendente é muito grande. O olho "buraco de alfinete" geralmente indica um ciclone tropical de grande intensidade, mas há controversas na descrição de sua mecânica. Porém, o olho ocorre apenas em ciclones tropicais intensos e bem estruturados. Em sistemas menos intensos, a coluna de ar ascendente não está completamente estruturada, permitindo a formação de densas regiões de tempestade em seu centro. Essas pesadas nuvens são conhecidas como centro denso nublado e é uma área onde há intensa atividade de trovoadas e ventos. Em ciclones tropicais fracos, a principal região de atividade meteorológica são os centros densos nublados.
Bandas de tempestade
Bandas de tempestade são bandas de nuvens que produzem tempestades e trovoadas que acompanham o giro do ciclone, orbitando seu centro, resultado na grande quantidade de ar úmido que adentra a circulação ciclônica. Os ventos fortes e trovoadas ocorrem nessas bandas de tempestade, especialmente se essas estão bem desenvolvidas e circundam completamente o olho. Muitas vezes a circulação fechada dos ventos pode não ser totalmente preenchida por bandas de tempestade, havendo regiões sem chuvas, embora o vento entre as bandas de tempestade não cesse completamente. Tornados freqüentemente ocorrem nas bandas de tempestade de um ciclone tropical. Ciclones tropicais anulares se distinguem de outros ciclones pela disposição de suas bandas de tempestade dentro da circulação ciclônica de ventos: estes apresentam uma maciça banda tempestuosa em torno de seu olho, com um diâmetro excepcionalmente grande, e não apresentam outras importantes bandas de tempestade. Enquanto todos os ciclones tropicais requerem divergências atmosféricas, ou seja, uma grande facilidade de escoamento do vento nas camadas mais elevadas da troposfera para continuarem a se intensificar, a divergência atmosférica em ciclones tropicais também está em todas as direções a partir de seu centro, permitindo a formação de novas bandas de tempestade quando as condições meteorológicas estão favoráveis.[carece de fontes?]
Anticiclone na alta troposfera
Um ciclone tropical age como um grande "aspirador" na superfície: a partir de seu centro o ar é lançado para camadas mais altas da atmosfera, formando assim a sua coluna de vento vertical ascendente. Em sistemas particularmente intensos, o fluxo de ar impede que nuvens sejam formadas, formando assim o olho. Como o ciclone tropical "suga" o ar na superfície, a pressão atmosférica é significativamente menor no seu centro do que nas vizinhanças. Entretanto, em seu topo o ciclone "expulsa" o ar, formando assim na alta troposfera um anticiclone, ou seja, uma área onde a pressão atmosférica é maior do que nas vizinhanças. A força de Coriolis também causa o seu movimento anticiclônico, embora essa força seja, contraditoriamente, o causador do movimento ciclônico do sistema em baixas altitudes. Na alta troposfera, o ar seco e frio tende a sair do centro do sistema, causado pelo estabelecimento de uma força de gradiente de pressão com sentido radial inverso ao observado na superfície e sensivelmente mais fraca. Consequentemente, o anticiclone acima do ciclone é geralmente menor e tem um movimento circular retrógrado em relação a este. Como característica dos anticiclones, não há a presença de quantidades significativas de umidade, que fora previamente "usado" pelo ciclone. Dependendo da altitude, os ventos associados a um sistema tropical na superfície podem ser extremamente intensos, mas enfraquecem-se conforme a altitude. Em uma determinada altura, a circulação é interrompida e passa, a partir de então, a girar retrogradamente, já livre de umidade. Porém, para que o sistema tropical se mantenha ativo, é necessário que a coluna de ar ascendente se mantenha intacta e diferenças de velocidade entre as camadas atmosféricas, cisalhamento do vento, simplesmente podem quebrá-la, danificando toda a estrutura do ciclone tropical.
Embora os ciclones tropicais sejam sistemas de grande porte, seus movimentos na superfície são controlados por ventos de escalas ainda maiores - os principais fluxos de ventos na atmosfera terrestre. A trajetória de um ciclone tropical com o passar do tempo praticamente depende de forma exclusiva de outros fenômenos meteorológicos em torno do sistema.
Alíseos
Os ciclones tropicais, localizados geralmente entre a linha do Equador e o paralelo 30° norte ou sul, são levados primariamente para oeste ou noroeste (hemisfério norte) ou sudoeste (hemisfério sul) por ventos alíseos. Tais ventos alíseos fazem parte da circulação de ventos de gigantescas altas subtropicais, persistentes e gigantescos anticiclones sobre oceanos ou continentes que praticamente não se locomovem. Em determinadas regiões do planeta, ciclones tropicais formam-se a partir de ondas tropicais, cavados de baixa pressão onde há intensa atividade convectiva. No Atlântico norte tropical e no Pacífico nordeste, os ventos alíseos levam as ondas tropicais para oeste ou noroeste, da costa da África até o Mar do Caribe, passam pela América Central e o México e por último alcançam o Pacífico centro-norte antes de perderem sua umidade. Nos Oceanos Índico e Pacífico (tanto ao norte como ao sul destes oceanos), a ciclogênese tropical, processo pelo qual um ciclone tropical forma-se e desenvolve-se, é fortemente influenciada pelo movimento sazonal da zona de convergência intertropical, um cinturão de baixa pressão atmosférica que rodeia todo o planeta aos arredores da linha do Equador, e por cavados de monção, regiões onde há intensa atividade de monção. Tais fenômenos meteorológicos nessas regiões também são geralmente embebidos pelos alísios e desempenham um papel mais importante do que as ondas tropicais.
Ventos de médias latitudes
Os alísios são parte da imensa circulação anticiclônica das altas subtropicais. Seu deslocamento típico de leste para oeste pode ser interrompido enquanto continuam a seguir pela periferia das altas subtropicais. Nesse momento, tais ventos perdem suas características tropicais e seguem velozmente para o sentido oposto, do oeste para leste. Nesse estágio, esses ventos recebem a denominação de ventos de oeste. Um ciclone tropical em geral está embebido aos alísios, mas sua trajetória é desviada significativamente quando estes ventos movem-se no sentido oposto, que em geral são acelerados pela presença de outras regiões de baixa pressão em latitudes mais altas. Quando o ciclone tropical começa seguir uma trajetória mais para o norte (hemisfério norte) ou mais para o sul (hemisfério sul), o sistema começou a sua "recurvatura", onde rapidamente alcançará latitudes mais altas onde a superfície oceânica estará mais fria e o sistema a partir de então começará a se enfraquecer devido à menor disponibilidade de ar úmido. Um tufão movendo-se pelo Oceano Pacífico em direção à Ásia, por exemplo, irá recurvar próximo à costa do Japão para o norte e então segue para nordeste. Muitos ciclones tropicais que são forçados em direção a nordeste (hemisfério norte) ou sudeste (hemisfério sul) se transformam em ciclones extratropicais por não mais encontrarem condições meteorológicas favoráveis a sua manutenção como sistema tropical. Estes, por sua vez, movem-se embebidos aos ventos de oeste, na periferia oposta da alta subtropical.
Landfall
Landfall, literalmente "queda em terra", ocorre quando o centro do ciclone tropical cruza a linha da costa. Condições tempestuosas podem ser experimentadas na costa e em terra horas antes do landfall ocorrer; de fato, um ciclone tropical pode afetar a costa, mas o landfall pode ainda não ter ocorrido; se isto ocorrer, então é dito que a tempestade atingiu indiretamente a costa. As regiões costeiras já são previamente atingidas pelo ciclone antes mesmo do landfall ocorrer, pois os fortes ventos de um ciclone não estão localizados exatamente no centro do sistema. Para fins de prevenção e emergência, ações devem tomadas a partir do momento em que o vento alcança determinada velocidade ou a chuva alcança determinada intensidade, não apenas durante ou após o landfall ocorrer.
Interações entre múltiplos ciclones
Quando dois ciclones tropicais aproximam-se, seus centros começarão a orbitar em torno de um ponto entre os dois ciclones, em geral, o ponto onde a força de gradiente de pressão inverte seu sentido. Este ponto, que tem um papel semelhante do centro de massa de dois corpos celestes em órbita, depende da intensidade dos ciclones: o ponto de giro estará mais próximo do ciclone mais intenso. Se um ciclone tropical for muito mais intenso do que o outro, o ponto de órbita estará muito mais próximo do centro do ciclone mais intenso e o ciclone menor simplesmente o orbita. Diferentemente das órbitas gravitacionais observadas nos corpos celestes do espaço exterior, onde o momento angular se conserva (segunda lei de Kepler), o momento angular das órbitas dos ciclones é consumido pelos torques de atrito com a superfície oceânica. Consequentemente o raio da órbita diminui e finalmente um ciclone absorve o outro. Este fenômeno é conhecido como efeito Fujiwara, em homenagem ao japonês Sakuhei Fujiwara. Em raras ocasiões, mais de dois ciclones tropicais podem se interagir simultaneamente.
Um ciclone tropical pode enfraquecer-se por diferentes maneiras. Quando o ciclone tropical cruza a linha da costa e move-se sobre terra, não há mais ar úmido suficiente para mantê-lo. A maioria das tempestades fortes perdem sua força rapidamente após a ocorrência do landfall e tornam-se áreas de baixa pressão desorganizadas em um dia ou dois, ou tornam-se ciclones extratropicais se as condições meteorológicas forem favoráveis. Entretanto, se o ciclone voltar a seguir sobre o mar quente, terá novamente ar úmido suficiente para voltar a se organizar e se intensificar. Por outro, sua permanência sobre áreas montanhosas, mesmo por pouco tempo, irá danificá-lo e o ciclone pode se enfraquecer rapidamente. Muitas fatalidades causadas por ciclones tropicais ocorrem em relevos montanhosos, quando a tempestade em dissipação e agonizante despeja toda a sua umidade associada na forma de chuvas torrenciais, causando enchentes e deslizamentos de terras que podem causar verdadeiras catástrofes naturais, assim como aconteceu durante a passagem do furacão Mitch sobre a América Central em 1998, causando mais de 11 000 fatalidades. Além disso, se o ciclone tropical permanecer sobre uma mesma região oceânica por muito tempo, irá consumir todo o ar úmido disponível. A temperatura da superfície do mar irá diminuir, pois a forte agitação marítima causada pelos ventos fortes causarão o resfriamento da água através do afloramento, quando as águas mais profundas dos oceanos emergem à superfície pela agitação do mar. Com a diminuição da temperatura da superfície do mar, a evaporação marítima irá diminuir, restringindo a quantidade disponível de umidade para o ciclone, enfraquecendo-o desta forma.
Por meio da Organização Meteorológica Mundial (OMM), existem seis Centros Meteorológicos Regionais Especializados (CMREs) espalhados pelo mundo. Estas organizações são designadas pela OMM e são responsáveis por monitorar ciclones tropicais e emitir avisos e boletins sobre ciclones tropicais em suas áreas de responsabilidade previamente designadas. Há também outros seis Centros de Avisos de Ciclone Tropical (CACTs) que também fornecem informações sobre ciclones tropicais em suas áreas de responsabilidade, em geral menores do que áreas sob a responsabilidade de CMREs. Entretanto, os CMREs e CACTs não são os únicos a prover informações sobre ciclones tropicais para o público em geral. O Joint Typhoon Warning Center (JTWC), parte da Marinha dos Estados Unidos, também emite avisos para todas as bacias, exceto o Atlântico Norte, segundo os interesses da Marinha Americana. A Administração de Serviços Atmosféricos, Geofísicos e Astronômicos das Filipinas também emite avisos e dá nomes filipinos aos ciclones tropicais que se aproximam das Filipinas. O Centro Canadense de Furacões (CHC) emite avisos sobre furacões quando se aproximam do Canadá. Em 26 de março de 2004, o furacão Catarina tornou-se o primeiro ciclone tropical do Atlântico Sul oficialmente registrado. Catarina atingiu o sul do Brasil com ventos equivalentes a um furacão de categoria 2 na Escala de furacões de Saffir-Simpson. Como o ciclone formou-se numa região sem a monitoração de qualquer centro de aviso, os meteorologistas brasileiros inicialmente trataram o sistema como um ciclone extratropical, embora um ano depois tenham classificado Catarina como um ciclone tropical.
Períodos
Mundialmente, a atividade de ciclones tropicais atinge o seu pico no final do verão, quando a diferença entre a temperatura ambiente e a temperatura da superfície do mar é a maior. No entanto, cada bacia em particular tem seus próprios padrões sazonais. Numa escala mundial, maio é o mês menos ativo enquanto setembro é o mês mais ativo. No Oceano Atlântico norte, uma temporada de furacões é delimitada, segundo o Centro Nacional de Furacões dos Estados Unidos e a Organização Meteorológica Mundial, entre 1º de junho e 30 de novembro. O pico de atividade ocorre no final de agosto e por todo o mês de Setembro. O pico estatístico de uma temporada de furacões no Atlântico ocorre em 10 de setembro. O Oceano Pacífico nordeste possui um período maior de atividade, mas não tão diferente ao observado no Atlântico norte. No Oceano Pacífico noroeste, os ciclones tropicais podem ocorrer durante todo o ano, com atividade mínima em fevereiro e março e máxima no início de setembro. Na bacia do Oceano Índico norte, os sistemas tropicais são mais comuns entre abril e dezembro, com picos de atividade em maio e novembro.
Locais
A maioria dos ciclones tropicais forma-se de uma área de convecção atmosférica com intensa atividade de tempestades e trovoadas. Essas áreas podem receber várias denominações diferentes, dependendo de sua natureza: frente intertropical (ITF), a zona de convergência intertropical (ZCIT) ou cavado de monção. Outra fonte importante de instabilidade atmosférica é encontrada nas ondas tropicais, que são a origem de cerca de 85% dos ciclones tropicais intensos no Oceano Atlântico norte e também originam a maioria dos ciclones tropicais na bacia do Pacífico nordeste. Em geral, ciclones tropicais deslocam-se para oeste, gradualmente afastando-se da linha do Equador, seguindo os ventos que seguem as bordas das imensas altas subtropicais. A maioria dos ciclones tropicais formam-se entre 10 a 30 graus de latitude (1 000 a 3 000 km de distância da linha do Equador) e 87% formam-se a menos de 20 graus de latitude da linha do Equador. Por causa da força de Coriolis, que inicia a rotação de um ciclone tropical, raramente formam-se a menos de 5 graus de latitude da linha do Equador, onde a força de Coriolis é praticamente desprezível. Entretanto, é possível a formação de ciclones tropicais nessas latitudes, embora sejam eventos raros. A tempestade tropical Vamei, em 2001 e que afetou Singapura, e o Ciclone Agni em 2004, cujo centro aproximou-se a apenas 80 km da linha do Equador.
Nas décadas de 1960 e 1970, o governo dos Estados Unidos tentou enfraquecer os furacões por meio do Projeto Stormfury através da semeadura de nuvens em determinadas tempestades, usando iodeto de prata. Pensava-se inicialmente que a semeadura de nuvens externas, em torno da tempestade, causasse a formação de uma segunda parede do olho, dividindo assim a energia disponível em duas paredes do olho, enfraquecendo-o desta maneira. Os ventos do furacão Debbie – um furacão semeado pelo Projeto Stomfury – caíram mais de 30%, mas Debbie recuperou sua força após as duas semeaduras, fortalecendo-se mais após cada ataque. Num episódio anterior, em 1947, um desastre aconteceu quando um furacão a leste de Jacksonville, Flórida, mudou sua trajetória rapidamente após ter sido semeado e atingiu Savannah, Geórgia Como havia muita incerteza sobre o comportamento destas tempestades, o governo federal dos Estados Unidos não mais aprovou operações de semeadura até que o furacão tivesse uma chance inferior a 10% de cruzar a linha da costa em 48 horas, reduzindo grandemente o número de tempestades em que fosse possível realizar testes.
Ciclones tropicais em mar aberto causam intensas ondas, chuvas e ventos, prejudicando a navegação internacional e, às vezes, provocando naufrágios. Ciclones tropicais causam a agitação do mar, deixando um rastro de água fria em sua trajetória, que deixam a região menos favorável para o desenvolvimento e manutenção de ciclones tropicais posteriores. Em terra, ventos fortes podem danificar ou destruir veículos, edifícios, pontes e outros objetos, transformando detritos soltos em projéteis voadores possivelmente mortais. A maré de tempestade, ou o aumento no nível do mar devido à presença do ciclone, é tipicamente o pior efeito de ciclones tropicais que cruzam a costa, resultando historicamente em 90% das mortes provocadas por ciclones tropicais. A grande turbulência de um ciclone tropical e a presença de outros ventos não relacionados em sua periferia geram tornados, que podem ser gerados também como um resultado dos mesovórtices da parede do olho, que persistem até o momento do ciclone cruzar a costa.
