Nuvem -Cloud

Cloudscape cumuliforme sobre Swifts Creek , Austrália
Nuvens (c. 1920), um documentário mudo sobre nuvens produzido pelo Departamento de Agricultura dos Estados Unidos .

Em meteorologia , uma nuvem é um aerossol que consiste em uma massa visível de minúsculas gotículas líquidas , cristais congelados ou outras partículas suspensas na atmosfera de um corpo planetário ou espaço similar. Água ou vários outros produtos químicos podem compor as gotículas e cristais. Na Terra , as nuvens são formadas como resultado da saturação do ar quando ele é resfriado até o ponto de orvalho , ou quando ganha umidade suficiente (geralmente na forma de vapor d'água ) de uma fonte adjacente para elevar o ponto de orvalho até o ambiente. temperatura. Eles são vistos na homosfera da Terra , que inclui a troposfera , estratosfera e mesosfera . A nefologia é a ciência das nuvens, que é realizada no ramo de física das nuvens da meteorologia . Existem dois métodos de nomear nuvens em suas respectivas camadas da homosfera, latino e comum.

Os tipos de gênero na troposfera, a camada atmosférica mais próxima da superfície da Terra, têm nomes latinos por causa da adoção universal da nomenclatura de Luke Howard que foi formalmente proposta em 1802. Tornou-se a base de um moderno sistema internacional que divide as nuvens em cinco formas que podem ser divididas ou classificadas em níveis de altitude para derivar dez gêneros básicos . Os principais tipos de nuvens representativas para cada uma dessas formas são estratiformes , cumuliformes , estratocumuliformes , cumulonimbiformes e cirriformes . Nuvens de baixo nível não possuem prefixos relacionados à altitude. No entanto , os tipos estratiforme e estratocumuliforme de nível médio recebem o prefixo alto- , enquanto as variantes de alto nível dessas mesmas duas formas carregam o prefixo cirro- . Em ambos os casos, strato- é retirado da última forma para evitar prefixos duplos. Tipos de gênero com extensão vertical suficiente para ocupar mais de um nível não carregam nenhum prefixo relacionado à altitude. Eles são classificados formalmente como de nível baixo ou médio, dependendo da altitude em que cada um se forma inicialmente, e também são caracterizados mais informalmente como multinível ou vertical . A maioria dos dez gêneros derivados por este método de classificação pode ser subdividida em espécies e ainda subdividida em variedades . Nuvens estratiformes muito baixas que se estendem até a superfície da Terra recebem os nomes comuns de neblina e neblina , mas não têm nomes latinos.

Na estratosfera e na mesosfera, as nuvens têm nomes comuns para seus principais tipos. Eles podem ter a aparência de véus ou folhas estratiformes, mechas cirriformes ou faixas ou ondulações estratocumuliformes. Eles são vistos com pouca frequência, principalmente nas regiões polares da Terra. Nuvens foram observadas nas atmosferas de outros planetas e luas no Sistema Solar e além. No entanto, devido às suas diferentes características de temperatura, muitas vezes são compostos por outras substâncias, como metano , amônia e ácido sulfúrico , além de água.

As nuvens troposféricas podem ter um efeito direto nas mudanças climáticas na Terra. Eles podem refletir os raios vindos do sol, o que pode contribuir para um efeito de resfriamento onde e quando essas nuvens ocorrem, ou aprisionar a radiação de ondas mais longas que reflete de volta da superfície da Terra, o que pode causar um efeito de aquecimento. A altitude, a forma e a espessura das nuvens são os principais fatores que afetam o aquecimento ou resfriamento local da Terra e da atmosfera. Nuvens que se formam acima da troposfera são muito escassas e muito finas para ter qualquer influência nas mudanças climáticas. As nuvens são a principal incerteza na sensibilidade climática .

Visão geral tabular

A tabela a seguir é muito ampla em escopo, como o modelo de nuvem que a segue. Ambos se baseiam em vários métodos de classificação de nuvens, tanto formais quanto informais, usados ​​em diferentes níveis da homosfera da Terra por várias autoridades citadas, especialmente com relação a formas, níveis de altitude, formas e níveis, nuvens verticais altas e nuvens acima da superfície. troposfera. Existem algumas variações no estilo de nomenclatura (latim e comum), organização e foco entre a troposfera e os níveis superiores da homosfera. No entanto, os esquemas de classificação vistos neste artigo podem ser harmonizados usando uma classificação cruzada informal de formas físicas e níveis de altitude para derivar os 10 gêneros troposféricos, o nevoeiro e a névoa que se forma no nível da superfície e vários tipos principais adicionais acima da troposfera. O gênero cumulus inclui quatro espécies que indicam tamanho vertical que pode afetar os níveis de altitude. Esta tabela não deve ser vista como uma classificação estrita ou singular além daquela que aparece no modelo, mas mais como uma ilustração de como vários tipos de nuvens principais estão relacionados entre si e definidos através de uma gama completa de níveis de altitude desde a superfície da Terra até o "limite do espaço".

Formas e níveis Estratiforme
não convectivo
Cirriforme
principalmente não convectivo

Convectivo limitado estratocumuliforme
Convectivo
livre cumuliforme
Convectivo
forte cumulonimbiforme
Nível extremo PMC : véus noctilucentes Ondas ou redemoinhos noctilucentes Bandas noctilucentes
Muito alto nível Ácido nítrico e água PSC PSC nacarado cirriforme PSC nacarado lenticular
Alto nível Cirrostratus Cirro Cirrocúmulo
Nível médio Altostratus Altocumulus
Nível baixo Stratus Stratocumulus Cumulus humilis ou fractus
Vertical multinível ou moderado Nimbostratus Cumulus mediocris
Vertical imponente Cumulus congestus Cumulonimbus
Nível da superfície Névoa ou névoa

Etimologia e história da ciência e nomenclatura da nuvem

Etimologia

A origem do termo "nuvem" pode ser encontrada nas palavras do inglês antigo clud ou clod , significando uma colina ou uma massa de pedra. Por volta do início do século 13, a palavra passou a ser usada como uma metáfora para nuvens de chuva, devido à semelhança na aparência entre uma massa de rocha e uma nuvem de cumulus. Com o tempo, o uso metafórico da palavra suplantou o inglês antigo weolcan , que era o termo literal para nuvens em geral.

Aristóteles

Os estudos de nuvens antigas não foram feitos isoladamente, mas foram observados em combinação com outros elementos climáticos e até com outras ciências naturais. Por volta de 340 aC, o filósofo grego Aristóteles escreveu Meteorologica , uma obra que representava a soma do conhecimento da época sobre as ciências naturais, incluindo tempo e clima. Pela primeira vez, a precipitação e as nuvens das quais a precipitação caiu foram chamadas de meteoros, que se originam da palavra grega meteoros, que significa “alto no céu”. Dessa palavra veio o termo moderno meteorologia , o estudo das nuvens e do clima. A Meteorologica baseava-se na intuição e na observação simples, mas não no que hoje é considerado o método científico. No entanto, foi o primeiro trabalho conhecido que tentou tratar uma ampla gama de tópicos meteorológicos de forma sistemática, especialmente o ciclo hidrológico .

Primeira classificação abrangente

g
Classificação de nuvens troposféricas por altitude de ocorrência: Tipos de gêneros multiníveis e verticais não limitados a um único nível de altitude incluem nimbostratus, cumulonimbus e algumas das espécies maiores de cumulus.

Após séculos de teorias especulativas sobre a formação e o comportamento das nuvens, os primeiros estudos verdadeiramente científicos foram realizados por Luke Howard na Inglaterra e Jean-Baptiste Lamarck na França. Howard era um observador metódico com uma forte base na língua latina e usou sua experiência para classificar formalmente os vários tipos de nuvens troposféricas durante 1802. Ele acreditava que as observações científicas das mudanças nas formas das nuvens no céu poderiam desvendar a chave para a previsão do tempo.

Lamarck trabalhou independentemente na classificação de nuvens no mesmo ano e criou um esquema de nomenclatura diferente que não impressionou nem mesmo em seu país natal, a França , porque usava nomes e frases em francês incomumente descritivos e informais para tipos de nuvens. Seu sistema de nomenclatura incluía 12 categorias de nuvens, com nomes como (traduzido do francês) nuvens nebulosas, nuvens manchadas e nuvens semelhantes a vassouras. Em contraste, Howard usou o latim universalmente aceito, que pegou rapidamente depois que foi publicado em 1803. Como um sinal da popularidade do esquema de nomenclatura, o dramaturgo e poeta alemão Johann Wolfgang von Goethe compôs quatro poemas sobre nuvens, dedicando-os a Howard.

Uma elaboração do sistema de Howard acabou por ser formalmente adoptada pela Conferência Meteorológica Internacional em 1891. Este sistema cobria apenas os tipos de nuvens troposféricas. No entanto, a descoberta de nuvens acima da troposfera durante o final do século 19 acabou levando à criação de esquemas de classificação separados que reverteram para o uso de nomes comuns descritivos e frases que lembravam um pouco os métodos de classificação de Lamarck. Essas nuvens muito altas, embora classificadas por esses diferentes métodos, são, no entanto, amplamente semelhantes a algumas formas de nuvens identificadas na troposfera com nomes latinos.

Formação na homosfera: como o ar se torna saturado

Nuvens terrestres podem ser encontradas na maior parte da homosfera, que inclui a troposfera, estratosfera e mesosfera. Dentro dessas camadas da atmosfera , o ar pode ficar saturado como resultado do resfriamento até o ponto de orvalho ou da adição de umidade de uma fonte adjacente. Neste último caso, a saturação ocorre quando o ponto de orvalho é elevado à temperatura do ar ambiente.

Resfriamento adiabático

O resfriamento adiabático ocorre quando um ou mais de três possíveis agentes de elevação – convectivo, ciclônico/frontal ou orográfico – fazem com que uma parcela de ar contendo vapor de água invisível suba e resfrie até seu ponto de orvalho, a temperatura na qual o ar fica saturado. O principal mecanismo por trás desse processo é o resfriamento adiabático. À medida que o ar é resfriado até seu ponto de orvalho e fica saturado, o vapor de água normalmente se condensa para formar gotas de nuvens. Essa condensação normalmente ocorre em núcleos de condensação de nuvens , como partículas de sal ou poeira que são pequenas o suficiente para serem mantidas no ar pela circulação normal do ar.

Animação da evolução das nuvens de cumulus humilis para cumulonimbus capillatus incus

Um agente é o movimento ascendente convectivo do ar causado pelo aquecimento solar diurno ao nível da superfície. A instabilidade da massa de ar permite a formação de nuvens cumuliformes que podem produzir chuvas se o ar estiver suficientemente úmido. Em ocasiões moderadamente raras, a elevação convectiva pode ser poderosa o suficiente para penetrar na tropopausa e empurrar o topo da nuvem para a estratosfera.

A sustentação frontal e ciclônica ocorre quando o ar estável é forçado para cima em frentes climáticas e em torno de centros de baixa pressão por um processo chamado convergência . Frentes quentes associadas a ciclones extratropicais tendem a gerar principalmente nuvens cirriformes e estratiformes sobre uma ampla área, a menos que a massa de ar quente que se aproxima seja instável, caso em que as nuvens cumulus congestus ou cumulonimbus são geralmente incorporadas na camada principal de nuvens precipitantes. Frentes frias geralmente se movem mais rápido e geram uma linha mais estreita de nuvens, que são principalmente estratocumuliformes, cumuliformes ou cumulonimbiformes, dependendo da estabilidade da massa de ar quente logo à frente da frente.

O crepúsculo da noite ventosa, aprimorado pelo ângulo do Sol, pode imitar visualmente um tornado resultante da elevação orográfica

Uma terceira fonte de sustentação é a circulação do vento forçando o ar sobre uma barreira física como uma montanha ( elevação orográfica ). Se o ar é geralmente estável, nada mais do que nuvens de capa lenticular se formam. No entanto, se o ar se tornar suficientemente úmido e instável, poderão ocorrer aguaceiros orográficos ou trovoadas .

Resfriamento não adiabático

Juntamente com o resfriamento adiabático que requer um agente de elevação, existem três mecanismos não adiabáticos principais para diminuir a temperatura do ar até seu ponto de orvalho. O resfriamento condutivo, radiativo e evaporativo não requer mecanismo de elevação e pode causar condensação no nível da superfície, resultando na formação de neblina .

Adicionando umidade ao ar

Várias fontes principais de vapor de água podem ser adicionadas ao ar como forma de atingir a saturação sem nenhum processo de resfriamento: evaporação da água superficial ou solo úmido, precipitação ou virga e transpiração das plantas.

Classificação: Como as nuvens são identificadas na troposfera

Nuvem Nimbostratus produzindo precipitação

A classificação troposférica é baseada em uma hierarquia de categorias com formas físicas e níveis de altitude no topo. Estes são classificados de forma cruzada em um total de dez tipos de gêneros, a maioria dos quais pode ser dividida em espécies e subdividida em variedades que estão na parte inferior da hierarquia.

Formas físicas

Cirrus fibratus nuvens em março

Nuvens na troposfera assumem cinco formas físicas com base na estrutura e no processo de formação. Esses formulários são comumente usados ​​para fins de análise de satélite. Eles são dados abaixo em ordem crescente aproximada de instabilidade ou atividade convectiva .

Estratiforme

Nuvens estratiformes não convectivas aparecem em condições de massa de ar estáveis ​​e, em geral, têm estruturas planas, semelhantes a folhas, que podem se formar em qualquer altitude na troposfera. O grupo estratiforme é dividido por faixa de altitude nos gêneros cirrostratus (nível alto), altostratus (nível médio), stratus (nível baixo) e nimbostratus (nível múltiplo). O nevoeiro é comumente considerado uma camada de nuvem baseada na superfície. O nevoeiro pode se formar ao nível da superfície em ar limpo ou pode ser o resultado de uma nuvem de estrato muito baixa que se reduz ao nível do solo ou do mar. Por outro lado, nuvens estratiformes baixas resultam quando o nevoeiro de advecção é elevado acima do nível da superfície durante condições de brisa.

Stratocumulus sobre Orange County.

Cirriforme

Nuvens cirriformes na troposfera são do gênero cirrus e têm a aparência de filamentos destacados ou semi-imersos. Eles se formam em altas altitudes troposféricas no ar que é principalmente estável com pouca ou nenhuma atividade convectiva, embora manchas mais densas possam ocasionalmente mostrar acúmulos causados ​​por convecção limitada de alto nível , onde o ar é parcialmente instável . Nuvens semelhantes a cirrus, cirrostratus e cirrocumulus podem ser encontradas acima da troposfera, mas são classificadas separadamente usando nomes comuns.

Estratocumuliforme

Nuvens dessa estrutura têm características cumuliformes e estratiformes na forma de rolos, ondulações ou elementos. Eles geralmente se formam como resultado de convecção limitada em uma massa de ar praticamente estável encimada por uma camada de inversão. Se a camada de inversão estiver ausente ou mais alta na troposfera, o aumento da instabilidade da massa de ar pode fazer com que as camadas de nuvens desenvolvam topos na forma de torres consistindo de acúmulos cumuliformes incorporados. O grupo estratocumuliforme é dividido em cirrocúmulos (nível alto, estrato- prefixo descartado), altocúmulos (nível médio, estrato-prefixo descartado) e estratocúmulos (nível baixo).

Nuvem Stratocumulus

Cumuliforme

Nuvens cumuliformes geralmente aparecem em montes ou tufos isolados. Eles são o produto da elevação localizada, mas geralmente de convecção livre, onde não há camadas de inversão na troposfera para limitar o crescimento vertical. Em geral, pequenas nuvens cumuliformes tendem a indicar instabilidade comparativamente fraca. Tipos cumuliformes maiores são um sinal de maior instabilidade atmosférica e atividade convectiva. Dependendo de seu tamanho vertical, as nuvens do gênero cumulus podem ser de baixo nível ou multinível com extensão vertical moderada a alta.

Cumulonimbus Incus em fase de dissipação.  Observado na Flórida
Nuvens Cumulus Humilis

Cumulonimbiforme

Nuvem Cumulonimbus sobre o Golfo do México em Galveston, Texas

As maiores nuvens de convecção livre compreendem o gênero cumulonimbus , que tem uma extensão vertical imponente. Eles ocorrem em ar altamente instável e muitas vezes têm contornos difusos nas partes superiores das nuvens que às vezes incluem topos de bigorna. Essas nuvens são o produto de uma convecção muito forte que pode penetrar na estratosfera inferior.

Níveis e gêneros

Nuvens troposféricas se formam em qualquer um dos três níveis (anteriormente chamados de étages ) com base na faixa de altitude acima da superfície da Terra. O agrupamento de nuvens em níveis é comumente feito para fins de atlas de nuvens , observações meteorológicas de superfície e mapas meteorológicos . A faixa de base-altura para cada nível varia dependendo da zona geográfica latitudinal . Cada nível de altitude compreende dois ou três tipos de gêneros diferenciados principalmente pela forma física.

Os níveis padrão e os tipos de gênero estão resumidos abaixo em ordem decrescente aproximada da altitude na qual cada um é normalmente baseado. Nuvens de vários níveis com extensão vertical significativa são listadas separadamente e resumidas em ordem ascendente aproximada de instabilidade ou atividade convectiva.

Alto nível

Nuvens altas se formam em altitudes de 3.000 a 7.600 m (10.000 a 25.000 pés) nas regiões polares , 5.000 a 12.200 m (16.500 a 40.000 pés) nas regiões temperadas , e 6.100 a 18.300 m (20.000 a 60.000 pés) nos trópicos . Todas as nuvens cirriformes são classificadas como altas, constituindo assim um único gênero cirrus (Ci). Nuvens estratocumuliformes e estratiformes na faixa de alta altitude carregam o prefixo cirro- , dando os respectivos nomes de gênero cirrocumulus (Cc) e cirrostratus (Cs). Se imagens de satélite de resolução limitada de nuvens altas são analisadas sem dados de apoio de observações humanas diretas, a distinção entre formas individuais ou tipos de gênero torna-se impossível, e elas são coletivamente identificadas como de tipo alto (ou informalmente como tipo cirro , embora nem todas de alta nuvens são da forma ou gênero cirro).

  • Gênero cirro (Ci):
Estes são principalmente tufos fibrosos de nuvens de cristal de gelo delicadas, brancas, cirriformes que aparecem claramente contra o céu azul. Os cirros são geralmente não convectivos, exceto os subtipos castellanus e floccus que apresentam convecção limitada. Eles geralmente se formam ao longo de uma corrente de jato de alta altitude e na borda de ataque de um distúrbio frontal ou de baixa pressão, onde podem se fundir em cirrostratus. Este gênero de nuvens de alto nível não produz precipitação.
Alto cirro superior esquerdo se fundindo em cirrostratus e alguns cirrocumulus superior direito
  • Gênero cirrocumulus (Cc):
Esta é uma camada estratocumuliforme alta branca pura de convecção limitada. É composto de cristais de gelo ou gotículas de água super-resfriadas que aparecem como pequenas massas redondas não sombreadas ou flocos em grupos ou linhas com ondulações como areia em uma praia. Cirrocumulus ocasionalmente se forma ao lado de cirros e pode ser acompanhado ou substituído por nuvens cirrostratus perto da borda de ataque de um sistema climático ativo. Este tipo de gênero ocasionalmente produz virga, precipitação que evapora abaixo da base da nuvem.
Um grande campo de nuvens cirrocumulus em um céu azul, começando a se fundir perto do canto superior esquerdo.
Um grande campo de cirrocumulus
  • Gênero cirrostratus (Cs):
Cirrostratus é um fino véu de cristal de gelo estratiforme não convectivo que normalmente dá origem a halos causados ​​pela refração dos raios do sol . O sol e a lua são visíveis em contornos claros. Cirrostratus não produz precipitação, mas muitas vezes se torna altostratus à frente de uma frente quente ou área de baixa pressão, o que às vezes acontece.

Nível médio

Cena do nascer do sol dando um brilho a uma nuvem de altocumulus stratiformis perlucidus (ver também 'espécies e variedades')

Nuvens não verticais no nível médio são prefixadas por alto- , produzindo os nomes de gênero altocumulus (Ac) para tipos estratocumuliformes e altostratus (As) para tipos estratiformes. Essas nuvens podem se formar até 2.000 m (6.500 pés) acima da superfície em qualquer latitude, mas podem ser baseadas em até 4.000 m (13.000 pés) perto dos pólos, 7.000 m (23.000 pés) em latitudes médias e 7.600 m (25.000 pés). pés) nos trópicos. Tal como acontece com as nuvens altas, os principais tipos de gênero são facilmente identificados pelo olho humano, mas não é possível distingui-los usando apenas a fotografia de satélite. Quando os dados de apoio de observações humanas não estão disponíveis, essas nuvens são geralmente identificadas coletivamente como tipo médio em imagens de satélite.

  • Gênero altocumulus (Ac):
Esta é uma camada de nuvens de nível médio de convecção limitada que geralmente aparece na forma de manchas irregulares ou folhas mais extensas dispostas em grupos, linhas ou ondas. Altocumulus pode ocasionalmente se assemelhar a cirrocumulus, mas geralmente é mais espesso e composto por uma mistura de gotículas de água e cristais de gelo, de modo que as bases mostram pelo menos algum sombreamento cinza claro. Altocumulus pode produzir virga, precipitação muito leve que evapora antes de atingir o solo.
  • Gênero altostratus (As):
Altostratus translucidus perto do topo da foto se fundindo em altostratus opacus perto do fundo
Altostratus é um véu não convectivo opaco ou translúcido de nível médio de nuvem cinza/azul-cinza que geralmente se forma ao longo de frentes quentes e em torno de áreas de baixa pressão. Altostratus é geralmente composto de gotículas de água, mas pode ser misturado com cristais de gelo em altitudes mais elevadas. Altostratus opaco generalizado pode produzir precipitação leve contínua ou intermitente.

Nível baixo

Nuvens baixas são encontradas perto da superfície até 2.000 m (6.500 pés). Os tipos de gênero neste nível não têm prefixo ou carregam um que se refere a uma característica diferente da altitude. Nuvens que se formam no nível baixo da troposfera são geralmente de estrutura maior do que aquelas que se formam nos níveis médio e alto, de modo que geralmente podem ser identificadas por suas formas e tipos de gênero usando apenas fotografia de satélite.

Stratocumulus stratiformis perlucidus sobre Galápagos , Baía de Tortuga (ver também 'espécies e variedades')
  • Gênero estratocumulus (Sc):
Este tipo de gênero é uma camada de nuvens estratocumuliformes de convecção limitada, geralmente na forma de manchas irregulares ou folhas mais extensas semelhantes ao altocumulus, mas com elementos maiores com sombreamento cinza mais profundo. Stratocumulus está frequentemente presente durante o tempo úmido originado de outras nuvens de chuva, mas só pode produzir precipitação muito leve por conta própria.
  • Gênero cumulus (Cu); espécie humilis – pequena extensão vertical :
Estas são pequenas nuvens cumuliformes de bom tempo destacadas que têm bases quase horizontais e topos achatados, e não produzem pancadas de chuva.
  • Estrato de gênero (St):
Stratus nebulosus translúcido
Este é um tipo estratiforme não convectivo plano ou às vezes irregular que às vezes se assemelha a neblina elevada. Apenas precipitação muito fraca pode cair desta nuvem, geralmente garoa ou grãos de neve. Quando uma nuvem de estrato muito baixo diminui ao nível da superfície, ela perde sua terminologia latina e recebe o nome comum de neblina se a visibilidade da superfície predominante for inferior a 1 km. Se a visibilidade for de 1 km ou superior, a condensação visível é denominada névoa .

Vertical multinível ou moderado

Nuvem nimbostratus multinível profunda cobrindo o céu com uma camada espalhada de baixo stratus fractus pannus (veja também as seções 'espécies' e 'características suplementares')
Cumulus humilis e cumulus mediocris com stratocumulus stratiformis perlucidus em primeiro plano (ver também 'espécies e variedades')

Essas nuvens têm bases de nível baixo a médio que se formam em qualquer lugar próximo à superfície até cerca de 2.400 m (8.000 pés) e topos que podem se estender até a faixa de altitude média e às vezes mais altos no caso de nimbostratus.

  • Gênero nimbostratus (Ns); multi-nível :

Esta é uma camada estratiforme difusa, cinza escuro, multinível, com grande extensão horizontal e desenvolvimento vertical geralmente moderado a profundo que parece fracamente iluminado por dentro. Nimbostratus normalmente se forma a partir de altostratus de nível médio e desenvolve extensão vertical pelo menos moderada quando a base diminui para o nível baixo durante a precipitação que pode atingir intensidade moderada a forte. Alcança um desenvolvimento vertical ainda maior quando cresce simultaneamente para o alto nível devido à elevação frontal ou ciclônica em grande escala. O prefixo nimbo refere-se à sua capacidade de produzir chuva ou neve contínua em uma ampla área, especialmente à frente de uma frente quente. Esta espessa camada de nuvens carece de qualquer estrutura imponente própria, mas pode ser acompanhada por tipos cumuliformes ou cumulonimbiformes imponentes embutidos. Os meteorologistas afiliados à Organização Meteorológica Mundial (OMM) classificam oficialmente o nimbostratus como de nível médio para fins sinóticos, enquanto o caracteriza informalmente como multinível. Meteorologistas e educadores independentes parecem divididos entre aqueles que seguem amplamente o modelo da OMM e aqueles que classificam o nimbostratus como de baixo nível, apesar de sua considerável extensão vertical e sua formação inicial usual na faixa de altitude média.

  • Gênero cumulus (Cu); espécie mediocris – extensão vertical moderada :
Essas nuvens cumuliformes de convecção livre têm bases planas, cinza-médio, claras e topos abobadados brancos na forma de pequenos brotos e geralmente não produzem precipitação. Eles geralmente se formam no nível baixo da troposfera, exceto durante condições de umidade relativa muito baixa, quando as bases das nuvens podem subir para a faixa de altitude média. Cumulus mediocris é oficialmente classificado como de baixo nível e mais informalmente caracterizado como tendo extensão vertical moderada que pode envolver mais de um nível de altitude.

Vertical imponente

Alto cumulus congestus vertical embutido dentro de uma camada de cumulus mediocris: Camada superior de estratocumulus stratiformis perlucidus.
Evolução progressiva de uma tempestade de célula única

Esses tipos cumuliformes e cumulonimbiformes muito grandes têm bases de nuvens na mesma faixa de nível baixo a médio que os tipos verticais multiníveis e moderados, mas os topos quase sempre se estendem até os níveis altos. Ao contrário das nuvens menos desenvolvidas verticalmente, elas precisam ser identificadas por seus nomes padrão ou abreviações em todas as observações de aviação (METARS) e previsões (TAFS) para alertar os pilotos sobre possíveis condições climáticas severas e turbulência.

  • Gênero cumulus (Cu); espécie congestus – grande extensão vertical :
O aumento da instabilidade da massa de ar pode fazer com que o cumulus de convecção livre cresça muito alto, na medida em que a altura vertical da base ao topo é maior que a largura da base da nuvem. A base da nuvem assume uma coloração cinza mais escura e o topo comumente lembra uma couve-flor. Este tipo de nuvem pode produzir chuvas moderadas a fortes e é designado por Towering cumulus (Tcu) pela Organização da Aviação Civil Internacional (ICAO) .
  • Gênero cumulonimbus (Cb):
Nuvem cumulonimbus isolada sobre o deserto de Mojave , liberando uma chuva forte
Este tipo de gênero é uma massa pesada, alta e cumulonimbiforme de nuvem de convecção livre com uma base cinza-escura a quase preta e um topo muito alto na forma de uma montanha ou torre enorme. O cumulonimbus pode produzir tempestades , chuvas fortes locais que podem causar inundações repentinas e uma variedade de tipos de raios , incluindo nuvem-solo que podem causar incêndios florestais . Outros climas convectivos severos podem ou não estar associados a tempestades e incluem fortes chuvas de neve , granizo , cisalhamento de vento forte , downbursts e tornados . De todos esses possíveis eventos relacionados a cumulonimbus, o relâmpago é o único deles que requer que uma tempestade ocorra, pois é o relâmpago que cria o trovão. Nuvens cumulonimbus podem se formar em condições instáveis ​​de massa de ar, mas tendem a ser mais concentradas e intensas quando estão associadas a frentes frias instáveis .

Espécies

Os tipos de gênero são comumente divididos em subtipos chamados espécies que indicam detalhes estruturais específicos que podem variar de acordo com a estabilidade e as características de cisalhamento da atmosfera em um determinado momento e local. Apesar dessa hierarquia, uma determinada espécie pode ser um subtipo de mais de um gênero, principalmente se os gêneros tiverem a mesma forma física e se diferenciarem entre si principalmente pela altitude ou nível. Existem algumas espécies, cada uma das quais pode ser associada a gêneros de mais de uma forma física. Os tipos de espécies são agrupados abaixo de acordo com as formas físicas e os gêneros com os quais cada um está normalmente associado. As formas, gêneros e espécies são listados da esquerda para a direita em ordem ascendente aproximada de instabilidade ou atividade convectiva.

Formas e níveis Estratiforme
não convectivo
Cirriforme
principalmente não convectivo

Convectivo limitado estratocumuliforme
Convectivo
livre cumuliforme
Convectivo
forte cumulonimbiforme
Alto nível Cirrostratus
* nebuloso
* fibratus
Cirrus
não convectivo
* uncinus
* fibratus
* spissatus
convectivo limitado
* castellanus
* flocus
Cirrocumulus
* stratiformis
* lenticularis
* castellanus
* flocus
Nível médio Altostratus
* nenhuma espécie diferenciada
(sempre nebulosa)
Altocumulus
* stratiformis
* lenticularis
* castellanus
* floccus
* volutus
Nível baixo Stratus
* nebuloso
* fractus
Stratocumulus
* stratiformis
* lenticularis
* castellanus
* flocus
* volutus
Cumulus
* humilis
* fractus
Vertical multinível ou moderado Nimbostratus
* nenhuma espécie diferenciada
(sempre nebulosa)
Cumulus
* mediocris
Vertical imponente Cumulus
* congestus
Cumulonimbus
* calvus
* capillatus

Estável ou principalmente estável

Do grupo estratiforme não convectivo, o cirrostratus de alto nível compreende duas espécies. Cirrostratus nebulosus tem uma aparência bastante difusa, sem detalhes estruturais. Cirrostratus fibratus é uma espécie feita de filamentos semi-fundidos que são transicionais de ou para cirros. Altostratus de nível médio e nimbostratus multinível sempre têm uma aparência plana ou difusa e, portanto, não são subdivididos em espécies. O stratus baixo é da espécie nebulosus, exceto quando dividido em folhas irregulares de stratus fractus (veja abaixo).

As nuvens cirriformes têm três espécies não convectivas que podem se formar em condições estáveis ​​de massa de ar. Cirrus fibratus compreende filamentos que podem ser retos, ondulados ou ocasionalmente torcidos pelo cisalhamento do vento. A espécie uncinus é semelhante, mas tem ganchos virados para cima nas extremidades. Cirrus spissatus aparecem como manchas opacas que podem mostrar sombreamento cinza claro.

Altocumulus lenticularis se formando sobre montanhas em Wyoming com camada inferior de cumulus mediocris e camada superior de cirrus spissatus

Os tipos de gênero estratocumuliformes (cirrocumulus, altocumulus e stratocumulus) que aparecem principalmente no ar estável com convecção limitada têm duas espécies cada. As espécies de stratiformis ocorrem normalmente em lençóis extensos ou em manchas menores onde há apenas atividade convectiva mínima. As nuvens das espécies lenticularis tendem a ter formas semelhantes a lentes afuniladas nas extremidades. Eles são mais comumente vistos como nuvens orográficas de ondas de montanha , mas podem ocorrer em qualquer lugar na troposfera onde há forte cisalhamento do vento combinado com estabilidade suficiente da massa de ar para manter uma estrutura de nuvens geralmente plana. Essas duas espécies podem ser encontradas nos níveis alto, médio ou baixo da troposfera, dependendo do gênero ou gênero estratocumuliforme presente em um determinado momento.

Esfarrapado

A espécie fractus apresenta instabilidade variável , pois pode ser uma subdivisão de gênero-tipos de diferentes formas físicas que possuem características de estabilidade distintas. Este subtipo pode estar na forma de folhas estratiformes irregulares, mas principalmente estáveis ​​(stratus fractus) ou pequenos montes cumuliformes irregulares com instabilidade um pouco maior (cumulus fractus). Quando as nuvens desta espécie estão associadas a sistemas de nuvens precipitantes de extensão vertical e às vezes horizontal considerável, elas também são classificadas como nuvens acessórias sob o nome de pannus (ver seção sobre características suplementares).

Parcialmente instável

Exemplo de uma formação de nuvens castellanus

Estas espécies são subdivisões de tipos de gênero que podem ocorrer em ar parcialmente instável com convecção limitada . A espécie castellanus aparece quando uma camada estratocumuliforme ou cirriforme predominantemente estável é perturbada por áreas localizadas de instabilidade da massa de ar, geralmente pela manhã ou à tarde. Isso resulta na formação de acúmulos cumuliformes embutidos decorrentes de uma base estratiforme comum. Castellanus se assemelha às torres de um castelo quando visto de lado, e pode ser encontrado com gêneros estratocumuliformes em qualquer nível de altitude troposférica e com manchas convectivas limitadas de cirros de alto nível. Nuvens em tufos das espécies de flocos mais destacados são subdivisões de tipos de gênero que podem ser cirriformes ou estratocumuliformes na estrutura geral. Eles às vezes são vistos com cirros, cirrocúmulos, altocúmulos e estratocúmulos.

Uma espécie recém-reconhecida de estratocúmulos ou altocúmulos recebeu o nome de volutus , uma nuvem de rolo que pode ocorrer antes de uma formação de cumulonimbus. Existem algumas nuvens volutus que se formam como consequência de interações com características geográficas específicas, e não com uma nuvem pai. Talvez a nuvem geograficamente específica mais estranha desse tipo seja a Morning Glory , uma nuvem cilíndrica rolante que aparece de forma imprevisível sobre o Golfo de Carpentaria , no norte da Austrália . Associada a uma poderosa “ondulação” na atmosfera, a nuvem pode ser “surfada” em aviões planadores .

Instável ou principalmente instável

A instabilidade mais geral da massa de ar na troposfera tende a produzir nuvens do tipo cumulus, mais livremente convectivas, cujas espécies são principalmente indicadores de graus de instabilidade atmosférica e resultante desenvolvimento vertical das nuvens. Uma nuvem cumulus se forma inicialmente no baixo nível da troposfera como uma nuvem da espécie humilis que mostra apenas um leve desenvolvimento vertical. Se o ar se tornar mais instável, a nuvem tende a crescer verticalmente na espécie mediocris , então congestus fortemente convectiva , a espécie de cumulus mais alta que é do mesmo tipo que a Organização da Aviação Civil Internacional chama de 'cumulus imponente'.

Nuvem Cumulus mediocris, prestes a se transformar em um cumulus congestus

Com condições atmosféricas altamente instáveis, grandes cumulus podem continuar a crescer em cumulonimbus calvus ainda mais fortemente convectivos (essencialmente uma nuvem congestus muito alta que produz trovões) e, finalmente, na espécie capillatus quando gotículas de água super-resfriadas no topo da nuvem se transformam em gelo cristais dando-lhe uma aparência cirriforme.

Variedades

Os tipos de gênero e espécie são subdivididos em variedades cujos nomes podem aparecer após o nome da espécie para fornecer uma descrição mais completa de uma nuvem. Algumas variedades de nuvens não estão restritas a um nível ou forma de altitude específica e, portanto, podem ser comuns a mais de um gênero ou espécie.

Baseado em opacidade

Uma camada de estratocumulus stratiformis perlucidus escondendo o sol poente com uma camada de fundo de estratocumulus cumulogenitus lembrando montanhas distantes.

Todas as variedades de nuvens se enquadram em um dos dois grupos principais. Um grupo identifica as opacidades de estruturas de nuvens particulares de nível baixo e médio e compreende as variedades translucidus (translúcido fino), perlucidus (opaco espesso com quebras claras translúcidas ou muito pequenas) e opacus (opaco espesso). Essas variedades são sempre identificáveis ​​para gêneros e espécies de nuvens com opacidade variável. Todos os três estão associados às espécies stratiformis de altocumulus e stratocumulus. No entanto, apenas duas variedades são vistas com altostratus e stratus nebulosus cujas estruturas uniformes impedem a formação de uma variedade perlucidus. Variedades baseadas em opacidade não são aplicadas em nuvens altas porque são sempre translúcidas, ou no caso de cirrus spissatus, sempre opacas.

Baseado em padrões

Cirrus fibratus radiatus sobre o Observatório de La Silla do ESO

Um segundo grupo descreve os arranjos ocasionais de estruturas de nuvens em padrões particulares que são discerníveis por um observador baseado na superfície (os campos de nuvens geralmente são visíveis apenas de uma altitude significativa acima das formações). Essas variedades nem sempre estão presentes com os gêneros e espécies a que estão associadas, mas só aparecem quando as condições atmosféricas favorecem sua formação. As variedades Intortus e vertebratus ocorrem ocasionalmente com cirrus fibratus. São respectivamente filamentos torcidos em formas irregulares, e aqueles que estão dispostos em padrões de espinha de peixe, geralmente por correntes de vento desiguais que favorecem a formação dessas variedades. A variedade radiatus está associada a fileiras de nuvens de um tipo particular que parecem convergir no horizonte. Às vezes é visto com as espécies fibratus e uncinus de cirrus, as espécies stratiformis de altocumulus e stratocumulus, as espécies mediocris e às vezes humilis de cumulus e com o gênero altostratus.

Altocumulus stratiformis duplicatus ao nascer do sol no deserto de Mojave da Califórnia, EUA (camada superior laranja a branco; camada inferior cinza)

Outra variedade, duplicatus (camadas do mesmo tipo espaçadas, uma sobre a outra), às vezes é encontrada com cirros das espécies fibratus e uncinus, e com altocumulus e stratocumulus das espécies stratiformis e lenticularis. A variedade undulatus (de base ondulada ondulada) pode ocorrer com quaisquer nuvens das espécies stratiformis ou lenticularis, e com altostratus. É raramente observado com stratus nebulosus. A variedade lacunosus é causada por correntes descendentes localizadas que criam orifícios circulares em forma de favo de mel ou rede. Ocasionalmente é visto com cirrocumulus e altocumulus das espécies stratiformis, castellanus e flocus, e com stratocumulus das espécies stratiformis e castellanus.

Combinações

É possível que algumas espécies mostrem variedades combinadas ao mesmo tempo, especialmente se uma variedade for baseada em opacidade e a outra baseada em padrões. Um exemplo disso seria uma camada de altocumulus stratiformis disposta em fileiras aparentemente convergentes separadas por pequenas quebras. O nome técnico completo de uma nuvem nessa configuração seria altocumulus stratiformis radiatus perlucidus , que identificaria respectivamente seu gênero, espécie e duas variedades combinadas.

Nuvens acessórias, recursos suplementares e outros tipos derivados

Características suplementares e nuvens acessórias não são subdivisões de tipos de nuvens abaixo do nível de espécie e variedade. Em vez disso, eles são hidrometeoros ou tipos de nuvens especiais com seus próprios nomes latinos que se formam em associação com certos gêneros, espécies e variedades de nuvens. Características suplementares, sejam na forma de nuvens ou precipitação, estão diretamente ligadas à nuvem principal do gênero. Nuvens acessórias, por outro lado, são geralmente separadas da nuvem principal.

Recursos suplementares baseados em precipitação

Um grupo de características suplementares não são formações de nuvens reais, mas precipitação que cai quando gotículas de água ou cristais de gelo que compõem nuvens visíveis se tornam muito pesadas para permanecer no ar. Virga é uma feição observada com nuvens produzindo precipitação que evapora antes de atingir o solo, sendo estes dos gêneros cirrocumulus, altocumulus, altostratus, nimbostratus, stratocumulus, cumulus e cumulonimbus.

Quando a precipitação atinge o solo sem evaporar completamente, é designada como característica praecipitatio . Isso normalmente ocorre com altostratus opacus, que pode produzir precipitação generalizada, mas geralmente leve, e com nuvens mais espessas que mostram um desenvolvimento vertical significativo. Destes últimos, o cumulus mediocris de crescimento ascendente produz apenas chuvas leves isoladas, enquanto o nimbostratus de crescimento descendente é capaz de precipitações mais pesadas e extensas. Nuvens verticais altas têm a maior capacidade de produzir eventos de precipitação intensa, mas estes tendem a ser localizados, a menos que organizados ao longo de frentes frias de movimento rápido. Chuveiros de intensidade moderada a forte podem cair de nuvens cumulus congestus. Cumulonimbus, o maior de todos os gêneros de nuvens, tem capacidade para produzir chuvas muito fortes. Nuvens de baixo estrato geralmente produzem apenas precipitação leve, mas isso sempre ocorre como a característica praecipitatio devido ao fato deste gênero de nuvens estar muito próximo do solo para permitir a formação de virga.

Recursos complementares baseados em nuvem

Incus é a característica suplementar mais específica do tipo, vista apenas com cumulonimbus da espécie capillatus. Um topo de nuvem cumulonimbus incus é aquele que se espalhou em uma forma clara de bigorna como resultado de correntes de ar crescentes atingindo a camada de estabilidade na tropopausa , onde o ar não continua mais frio com o aumento da altitude.

O recurso mamma se forma nas bases das nuvens como protuberâncias semelhantes a bolhas voltadas para baixo causadas por correntes descendentes localizadas dentro da nuvem. Às vezes também é chamado mammatus , uma versão anterior do termo usado antes de uma padronização da nomenclatura latina trazida pela Organização Meteorológica Mundial durante o século 20. O mais conhecido é o cumulonimbus com mammatus , mas a característica mamma também é vista ocasionalmente com cirrus, cirrocumulus, altocumulus, altostratus e stratocumulus.

Um recurso de tuba é uma coluna de nuvens que pode ficar pendurada na parte inferior de um cumulus ou cumulonimbus. Uma coluna recém-formada ou mal organizada pode ser comparativamente benigna, mas pode se intensificar rapidamente em uma nuvem de funil ou tornado.

Uma feição arcus é uma nuvem rolada com bordas irregulares anexadas à parte frontal inferior do cumulus congestus ou cumulonimbus que se forma ao longo da borda de uma linha de instabilidade ou fluxo de tempestade. Uma grande formação de arco pode ter a aparência de um arco escuro ameaçador.

Vários novos recursos suplementares foram formalmente reconhecidos pela Organização Meteorológica Mundial (OMM). A característica fluctus pode se formar sob condições de forte cisalhamento do vento atmosférico quando uma nuvem estratocúmulo, altocúmulo ou cirro quebra em cristas regularmente espaçadas. Esta variante às vezes é conhecida informalmente como uma nuvem Kelvin-Helmholtz (onda) . Esse fenômeno também foi observado em formações de nuvens sobre outros planetas e até mesmo na atmosfera do sol. Outra característica de nuvem ondulada altamente perturbada, mas mais caótica, associada à nuvem estratocúmulo ou altocúmulo recebeu o nome latino asperitas . A característica suplementar cavum é um buraco circular de raia de queda que ocasionalmente se forma em uma fina camada de altocumulus ou cirrocumulus super-resfriados. Faixas de queda que consistem em virga ou tufos de cirrus são geralmente vistas sob o buraco, à medida que os cristais de gelo caem para uma altitude mais baixa. Este tipo de buraco é geralmente maior do que os buracos lacunosos típicos. Uma característica de murus é uma nuvem de parede cumulonimbus com uma base de nuvem rotativa e rebaixada que pode levar ao desenvolvimento de tornados. Uma característica da cauda é uma nuvem de cauda que se estende horizontalmente para longe da nuvem murus e é o resultado da alimentação do ar na tempestade.

Nuvens acessórias

As formações de nuvens suplementares destacadas da nuvem principal são conhecidas como nuvens acessórias . As nuvens precipitantes mais pesadas, nimbostratus, cumulus imponentes (cumulus congestus) e cumulonimbus normalmente vêem a formação na precipitação do recurso pannus , nuvens baixas e irregulares dos gêneros e espécies cumulus fractus ou stratus fractus.

Um grupo de nuvens acessórias compreende formações que estão associadas principalmente a nuvens cumuliformes e cumulonimbiformes ascendentes de convecção livre. Pileus é uma nuvem de capa que pode se formar sobre um cumulonimbus ou grande nuvem cumulus, enquanto um recurso de velum é uma fina folha horizontal que às vezes se forma como um avental ao redor do meio ou na frente da nuvem pai. Uma nuvem acessória recentemente reconhecida oficialmente pela Organização Meteorológica Mundial é o flumen , também conhecido mais informalmente como cauda do castor . É formado pelo influxo quente e úmido de uma tempestade de supercélulas e pode ser confundido com um tornado. Embora o flumen possa indicar um risco de tornado, é semelhante em aparência a nuvens pannus ou scud e não gira.

Nuvens mãe

Cumulus parcialmente se espalhando em stratocumulus cumulogenitus sobre o porto de Pireu na Grécia

As nuvens se formam inicialmente no ar limpo ou se tornam nuvens quando o nevoeiro sobe acima do nível da superfície. O gênero de uma nuvem recém-formada é determinado principalmente pelas características da massa de ar, como estabilidade e teor de umidade. Se essas características mudam ao longo do tempo, o gênero tende a mudar de acordo. Quando isso acontece, o gênero original é chamado de nuvem mãe . Se a nuvem mãe retiver muito de sua forma original após o aparecimento do novo gênero, ela é chamada de nuvem genitus . Um exemplo disso é o estratocumulus cumulogenitus , uma nuvem estratocumulus formada pelo espalhamento parcial de um tipo cumulus quando há perda de sustentação convectiva. Se a nuvem mãe sofre uma mudança completa de gênero, é considerada uma nuvem mutatus .

Nuvem mãe cumulonimbus se dissipando em estratocumulus cumulonimbogenitus ao entardecer

Outras nuvens genitus e mutatus

As categorias genitus e mutatus foram expandidas para incluir certos tipos que não se originam de nuvens pré-existentes. O termo flammagenitus (latim para 'feito de fogo') aplica-se a cumulus congestus ou cumulonimbus que são formados por incêndios em grande escala ou erupções vulcânicas. Nuvens "pyrocumulus" ou "fumulus" de baixo nível menores formadas por atividade industrial contida são agora classificadas como cumulus homogenitus (latim para 'feito pelo homem'). Os rastros formados a partir do escapamento de aeronaves voando no nível superior da troposfera podem persistir e se espalhar em formações semelhantes a cirros que são designadas cirrus homogenitus . Se uma nuvem de cirrus homogenitus muda completamente para qualquer um dos gêneros de alto nível, eles são denominados cirrus, cirrostratus ou cirrocumulus homomutatus . Stratus cataractagenitus (latim para 'feito por catarata') são gerados pelo spray de cachoeiras. Silvagenitus (latim para 'feito na floresta') é uma nuvem de estrato que se forma quando o vapor de água é adicionado ao ar acima do dossel da floresta.

Campos de estratocúmulo

As nuvens Stratocumulus podem ser organizadas em "campos" que assumem certas formas e características especialmente classificadas. Em geral, esses campos são mais discerníveis de grandes altitudes do que do nível do solo. Eles geralmente podem ser encontrados nas seguintes formas:

  • Actinoform , que se assemelha a uma folha ou a uma roda raiada.
  • Célula fechada, que é turva no centro e clara nas bordas, semelhante a um favo de mel cheio .
  • Célula aberta, que se assemelha a um favo de mel vazio, com nuvens nas bordas e espaço aberto e claro no meio.

Ruas de vórtice

Cirrus fibratus intortus formado em uma rua de vórtice Kármán no crepúsculo da noite

Esses padrões são formados a partir de um fenômeno conhecido como vórtice de Kármán , que recebeu o nome do engenheiro e dinamicista de fluidos Theodore von Kármán . Nuvens movidas pelo vento podem se formar em fileiras paralelas que seguem a direção do vento. Quando o vento e as nuvens encontram características de terra de alta elevação, como ilhas verticalmente proeminentes, elas podem formar redemoinhos ao redor das massas de terra altas que dão às nuvens uma aparência distorcida.

Distribuição: Onde as nuvens troposféricas são mais e menos prevalentes

Convergência ao longo de zonas de baixa pressão

Cobertura global de nuvens, média do mês de outubro de 2009. Imagem de satélite composta da NASA .
Esses mapas exibem a fração da área da Terra que estava nublada em média durante cada mês de janeiro de 2005 a agosto de 2013. As medições foram coletadas pelo Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) no satélite Terra da NASA. As cores variam do azul (sem nuvens) ao branco (totalmente nublado). Como uma câmera digital, o MODIS coleta informações em caixas de grade ou pixels. A fração de nuvem é a porção de cada pixel que é coberta por nuvens. As cores variam do azul (sem nuvens) ao branco (totalmente nublado). ( clique para mais detalhes )

Embora a distribuição local das nuvens possa ser significativamente influenciada pela topografia, a prevalência global da cobertura de nuvens na troposfera tende a variar mais de acordo com a latitude . É mais prevalente em e ao longo de zonas de baixa pressão de convergência troposférica superficial que circundam a Terra perto do equador e perto dos paralelos 50 de latitude nos hemisférios norte e sul . Os processos de resfriamento adiabático que levam à criação de nuvens por meio de agentes de elevação estão todos associados à convergência; um processo que envolve a entrada horizontal e acúmulo de ar em um determinado local, bem como a taxa em que isso acontece. Perto do equador, o aumento da nebulosidade é devido à presença da Zona de Convergência Intertropical (ZCIT) de baixa pressão, onde o ar muito quente e instável promove principalmente nuvens cumuliformes e cumulonimbiformes. Nuvens de praticamente qualquer tipo podem se formar ao longo das zonas de convergência de latitude média, dependendo da estabilidade e do teor de umidade do ar. Essas zonas de convergência extratropical são ocupadas pelas frentes polares onde as massas de ar de origem polar se encontram e se chocam com as de origem tropical ou subtropical. Isso leva à formação de ciclones extratropicais geradores de clima compostos por sistemas de nuvens que podem ser estáveis ​​ou instáveis ​​em graus variados de acordo com as características de estabilidade das várias massas de ar que estão em conflito.

Divergência ao longo de zonas de alta pressão

A divergência é o oposto da convergência. Na troposfera da Terra, envolve a saída horizontal de ar da parte superior de uma coluna de ar ascendente, ou da parte inferior de uma coluna descendente, muitas vezes associada a uma área ou crista de alta pressão. A nebulosidade tende a ser menos prevalente perto dos pólos e nos subtrópicos perto dos paralelos 30, norte e sul. Estas últimas são por vezes referidas como latitudes do cavalo . A presença de uma crista subtropical de alta pressão em grande escala em cada lado do equador reduz a nebulosidade nessas baixas latitudes. Padrões semelhantes também ocorrem em latitudes mais altas em ambos os hemisférios.

Luminância, refletividade e coloração

A luminância ou brilho de uma nuvem é determinada pela forma como a luz é refletida, espalhada e transmitida pelas partículas da nuvem. Seu brilho também pode ser afetado pela presença de neblina ou fotometeoros, como halos e arco-íris. Na troposfera, nuvens densas e profundas exibem uma alta refletância (70% a 95%) em todo o espectro visível . Pequenas partículas de água são densamente compactadas e a luz do sol não pode penetrar muito na nuvem antes de ser refletida, dando a uma nuvem sua cor branca característica, especialmente quando vista de cima. As gotículas de nuvens tendem a dispersar a luz de forma eficiente, de modo que a intensidade da radiação solar diminui com a profundidade nos gases. Como resultado, a base da nuvem pode variar de um cinza muito claro a um cinza muito escuro, dependendo da espessura da nuvem e da quantidade de luz refletida ou transmitida de volta ao observador. Nuvens troposféricas altas e finas refletem menos luz devido à concentração comparativamente baixa de cristais de gelo constituintes ou gotículas de água super-resfriadas, o que resulta em uma aparência levemente esbranquiçada. No entanto, uma nuvem densa e densa de cristal de gelo aparece em branco brilhante com sombreamento cinza pronunciado devido à sua maior refletividade.

À medida que uma nuvem troposférica amadurece, as gotículas de água densas podem se combinar para produzir gotículas maiores. Se as gotículas se tornarem muito grandes e pesadas para serem mantidas no ar pela circulação de ar, elas cairão da nuvem como chuva . Por esse processo de acumulação, o espaço entre as gotículas torna-se cada vez maior, permitindo que a luz penetre mais na nuvem. Se a nuvem for suficientemente grande e as gotículas estiverem espaçadas o suficiente, uma porcentagem da luz que entra na nuvem não é refletida de volta, mas é absorvida, dando à nuvem uma aparência mais escura. Um exemplo simples disso é ser capaz de ver mais longe com chuva forte do que com neblina intensa. Este processo de reflexão / absorção é o que faz com que a gama de cores da nuvem vá do branco ao preto.

Colorações de nuvens marcantes podem ser vistas em qualquer altitude, com a cor de uma nuvem geralmente sendo a mesma da luz incidente. Durante o dia, quando o sol está relativamente alto no céu, as nuvens troposféricas geralmente aparecem em branco brilhante no topo com vários tons de cinza embaixo. Nuvens finas podem parecer brancas ou parecem ter adquirido a cor de seu ambiente ou plano de fundo. Nuvens vermelhas, laranja e rosa ocorrem quase inteiramente no nascer/pôr do sol e são o resultado da dispersão da luz solar pela atmosfera. Quando o sol está logo abaixo do horizonte, as nuvens de baixo nível são cinza, as nuvens do meio aparecem cor de rosa e as nuvens altas são brancas ou esbranquiçadas. As nuvens à noite são pretas ou cinza-escuras em um céu sem lua, ou esbranquiçadas quando iluminadas pela lua. Eles também podem refletir as cores de grandes incêndios, luzes da cidade ou auroras que podem estar presentes.

Uma nuvem cumulonimbus que parece ter um tom esverdeado ou azulado é um sinal de que contém quantidades extremamente altas de água; granizo ou chuva que espalham a luz de uma forma que dá à nuvem uma cor azul. Uma coloração verde ocorre principalmente no final do dia, quando o sol está relativamente baixo no céu e a luz solar incidente tem um tom avermelhado que aparece verde ao iluminar uma nuvem azulada muito alta. Tempestades do tipo supercélula são mais propensas a serem caracterizadas por isso, mas qualquer tempestade pode aparecer dessa maneira. Coloração como essa não indica diretamente que é uma tempestade severa, apenas confirma seu potencial. Uma vez que uma tonalidade verde/azul significa grandes quantidades de água, uma forte corrente ascendente para apoiá-la, ventos fortes da tempestade chovendo e granizo molhado; todos os elementos que aumentam a chance de se tornar grave podem ser inferidos disso. Além disso, quanto mais forte for a corrente ascendente, maior a probabilidade de a tempestade sofrer tornadogênese e produzir grandes granizos e ventos fortes.

Nuvens amareladas podem ser vistas na troposfera no final da primavera até os primeiros meses do outono durante a temporada de incêndios florestais . A cor amarela é devido à presença de poluentes na fumaça. Nuvens amareladas são causadas pela presença de dióxido de nitrogênio e às vezes são vistas em áreas urbanas com altos níveis de poluição do ar.

Efeitos sobre a troposfera, o clima e as mudanças climáticas

As nuvens troposféricas exercem inúmeras influências na troposfera e no clima da Terra. Em primeiro lugar, eles são a fonte de precipitação, influenciando grandemente a distribuição e a quantidade de precipitação. Devido à sua flutuabilidade diferencial em relação ao ar circundante livre de nuvens, as nuvens podem estar associadas a movimentos verticais do ar que podem ser convectivos, frontais ou ciclônicos. O movimento é ascendente se as nuvens forem menos densas porque a condensação do vapor de água libera calor, aquecendo o ar e, assim, diminuindo sua densidade. Isso pode levar a um movimento descendente porque a elevação do ar resulta em resfriamento que aumenta sua densidade. Todos esses efeitos são sutilmente dependentes da temperatura vertical e da estrutura de umidade da atmosfera e resultam em grande redistribuição de calor que afeta o clima da Terra.

A complexidade e diversidade das nuvens na troposfera é uma das principais razões para a dificuldade em quantificar os efeitos das nuvens no clima e nas mudanças climáticas. Por um lado, os topos das nuvens brancas promovem o resfriamento da superfície da Terra ao refletir a radiação de ondas curtas (visível e infravermelho próximo) do sol, diminuindo a quantidade de radiação solar que é absorvida na superfície, aumentando o albedo da Terra . A maior parte da luz solar que atinge o solo é absorvida, aquecendo a superfície, que emite radiação para cima em comprimentos de onda infravermelhos mais longos. Nesses comprimentos de onda, no entanto, a água nas nuvens atua como um absorvedor eficiente. A água reage irradiando, também no infravermelho, tanto para cima quanto para baixo, e a radiação de onda longa para baixo resulta em aumento do aquecimento na superfície. Isso é análogo ao efeito estufa dos gases de efeito estufa e vapor d'água .

Os tipos de gênero de alto nível mostram particularmente essa dualidade com o resfriamento do albedo de ondas curtas e os efeitos de aquecimento do efeito estufa de ondas longas. No geral, as nuvens de cristal de gelo na troposfera superior (cirros) tendem a favorecer o aquecimento líquido. No entanto, o efeito de resfriamento é dominante com nuvens de nível médio e baixo, especialmente quando se formam em lençóis extensos. As medições da NASA indicam que, no geral, os efeitos das nuvens de nível baixo e médio que tendem a promover o resfriamento superam os efeitos de aquecimento das camadas altas e os resultados variáveis ​​associados às nuvens desenvolvidas verticalmente.

Por mais difícil que seja avaliar as influências das nuvens atuais no clima atual, é ainda mais problemático prever mudanças nos padrões e propriedades das nuvens em um clima futuro mais quente e as influências resultantes das nuvens no clima futuro. Em um clima mais quente, mais água entraria na atmosfera por evaporação na superfície; à medida que as nuvens são formadas a partir do vapor de água, espera-se que a nebulosidade aumente. Mas em um clima mais quente, temperaturas mais altas tenderiam a evaporar as nuvens. Ambas as declarações são consideradas precisas, e ambos os fenômenos, conhecidos como feedbacks de nuvens, são encontrados em cálculos de modelos climáticos. De um modo geral, se as nuvens, especialmente as nuvens baixas, aumentam em um clima mais quente, o efeito de resfriamento resultante leva a um feedback negativo na resposta climática ao aumento dos gases de efeito estufa. Mas se as nuvens baixas diminuem, ou se as nuvens altas aumentam, o feedback é positivo. Quantidades diferentes desses feedbacks são a principal razão para as diferenças nas sensibilidades climáticas dos atuais modelos climáticos globais. Como consequência, muita pesquisa se concentrou na resposta de nuvens baixas e verticais a um clima em mudança. Os principais modelos globais produzem resultados bastante diferentes, no entanto, alguns mostrando nuvens baixas crescentes e outros mostrando decréscimos. Por essas razões, o papel das nuvens troposféricas na regulação do tempo e do clima continua sendo uma das principais fontes de incerteza nas projeções do aquecimento global .

estratosférico polar

Nuvens lenticulares nacaradas sobre a Antártida

Nuvens estratosféricas polares (PSC's) se formam na parte mais baixa da estratosfera durante o inverno , na altitude e durante a estação que produz as temperaturas mais frias e, portanto, as melhores chances de desencadear a condensação causada pelo resfriamento adiabático. A umidade é escassa na estratosfera, então nuvens nacaradas e não nacaradas nessa faixa de altitude são restritas às regiões polares no inverno, onde o ar é mais frio.

Os PSCs mostram alguma variação na estrutura de acordo com sua composição química e condições atmosféricas, mas estão limitados a uma única faixa muito alta de altitude de cerca de 15.000 a 25.000 m (49.200 a 82.000 pés), de modo que não são classificados em níveis de altitude, tipos de gênero , espécies ou variedades. Não há nomenclatura latina à maneira das nuvens troposféricas, mas sim nomes descritivos usando o inglês comum.

Os PSCs de ácido nítrico e água super-resfriados, às vezes conhecidos como tipo 1, geralmente têm uma aparência estratiforme semelhante a cirrostratus ou neblina, mas porque não são congelados em cristais, não mostram as cores pastel dos tipos nacarados. Este tipo de PSC foi identificado como causa da destruição do ozônio na estratosfera. Os tipos nacarados congelados são tipicamente muito finos com coloração madrepérola e uma aparência ondulada cirriforme ou lenticular (estratocumuliforme). Estes são às vezes conhecidos como tipo 2.

Mesosférico polar

Nuvem noctilucente sobre a Estônia

Nuvens mesosféricas polares se formam em uma faixa de altitude de nível extremo de cerca de 80 a 85 km (50 a 53 milhas). Eles recebem o nome latino noctilucentes por causa de sua iluminação bem após o pôr do sol e antes do nascer do sol. Eles normalmente têm uma coloração branca azulada ou prateada que pode se assemelhar a cirros brilhantemente iluminados. Nuvens noctilucentes podem ocasionalmente assumir um tom mais vermelho ou laranja. Eles não são comuns ou difundidos o suficiente para ter um efeito significativo no clima. No entanto, uma crescente frequência de ocorrência de nuvens noctilucentes desde o século 19 pode ser resultado das mudanças climáticas.

Nuvens noctilucentes são as mais altas da atmosfera e se formam perto do topo da mesosfera a cerca de dez vezes a altitude das nuvens altas troposféricas. Do nível do solo, eles podem ocasionalmente ser vistos iluminados pelo sol durante o crepúsculo profundo . Pesquisas em andamento indicam que a elevação convectiva na mesosfera é forte o suficiente durante o verão polar para causar resfriamento adiabático de pequena quantidade de vapor de água até o ponto de saturação. Isso tende a produzir as temperaturas mais frias em toda a atmosfera logo abaixo da mesopausa. Essas condições resultam no melhor ambiente para a formação de nuvens mesosféricas polares. Há também evidências de que partículas de fumaça de meteoros queimados fornecem grande parte dos núcleos de condensação necessários para a formação de nuvens noctilucentes.

Nuvens noctilucentes têm quatro tipos principais com base na estrutura física e aparência. Os véus do tipo I são muito tênues e carecem de estrutura bem definida, algo como cirrostratus fibratus ou cirrus mal definidos. As bandas do tipo II são longas faixas que geralmente ocorrem em grupos dispostos aproximadamente paralelos entre si. Eles são geralmente mais espaçados do que as bandas ou elementos vistos com nuvens cirrocúmulos. Ondulações do tipo III são arranjos de estrias curtas aproximadamente paralelas e espaçadas que se assemelham principalmente a cirros. Os redemoinhos do tipo IV são anéis de nuvens parciais ou, mais raramente, completos com centros escuros.

A distribuição na mesosfera é semelhante à estratosfera, exceto em altitudes muito mais altas. Devido à necessidade de resfriamento máximo do vapor d'água para produzir nuvens noctilucentes, sua distribuição tende a ser restrita às regiões polares da Terra. Uma grande diferença sazonal é que a elevação convectiva abaixo da mesosfera empurra o vapor de água muito escasso para altitudes mais frias necessárias para a formação de nuvens durante as respectivas estações de verão nos hemisférios norte e sul. Os avistamentos são raros a mais de 45 graus ao sul do pólo norte ou ao norte do pólo sul.

Extraterrestre

A cobertura de nuvens foi vista na maioria dos outros planetas do Sistema Solar . As nuvens espessas de Vênus são compostas de dióxido de enxofre (devido à atividade vulcânica) e parecem ser quase inteiramente estratiformes. Eles estão dispostos em três camadas principais em altitudes de 45 a 65 km que obscurecem a superfície do planeta e podem produzir virga . Nenhum tipo cumuliforme incorporado foi identificado, mas formações de ondas estratocumuliformes quebradas às vezes são vistas na camada superior que revelam nuvens de camada mais contínuas embaixo. Em Marte , noctilucentes, cirros, cirrocúmulos e estratocúmulos compostos de gelo de água foram detectados principalmente perto dos pólos. Névoas de gelo de água também foram detectadas em Marte.

Tanto Júpiter quanto Saturno têm um convés externo de nuvens cirriformes composto de amônia, uma camada intermediária estratiforme de nuvens de neblina feita de hidrossulfeto de amônio e um convés interno de nuvens de água cumulus. Sabe-se que os cumulonimbus embutidos existem perto da Grande Mancha Vermelha em Júpiter . Os mesmos tipos de categoria podem ser encontrados cobrindo Urano e Netuno , mas são todos compostos de metano . A lua de Saturno, Titã , tem nuvens cirros que se acredita serem compostas principalmente de metano. A missão Cassini-Huygens Saturn descobriu evidências de nuvens estratosféricas polares e um ciclo de metano em Titã, incluindo lagos perto dos pólos e canais fluviais na superfície da lua.

Alguns planetas fora do Sistema Solar são conhecidos por terem nuvens atmosféricas. Em outubro de 2013, foi anunciada a detecção de nuvens opticamente espessas de alta altitude na atmosfera do exoplaneta Kepler-7b e, em dezembro de 2013, nas atmosferas de GJ 436 b e GJ 1214 b .

Na cultura e na religião

Josué Passando o Rio Jordão com a Arca da Aliança (1800) por Benjamin West , mostrando Yahweh liderando os israelitas através do deserto na forma de uma coluna de nuvem , conforme descrito em Êxodo 13:21–22

As nuvens desempenham um importante papel mítico ou não científico em várias culturas e tradições religiosas. Os antigos acadianos acreditavam que as nuvens (em meteorologia, provavelmente a característica suplementar mamma ) eram os seios da deusa do céu Antu e que a chuva era o leite de seus seios. Em Êxodo 13:21-22 , Yahweh é descrito como guiando os israelitas através do deserto na forma de uma " coluna de nuvem " durante o dia e uma " coluna de fogo " à noite. No Mandaísmo , uthras (seres celestiais) também são ocasionalmente mencionados como estando em anana ("nuvens"; por exemplo, em Right Ginza Livro 17, Capítulo 1), que também pode ser interpretado como consortes femininas.

Na antiga comédia grega As Nuvens , escrita por Aristófanes e apresentada pela primeira vez na Cidade Dionísia em 423 aC, o filósofo Sócrates declara que as Nuvens são as únicas divindades verdadeiras e diz ao personagem principal Strepsiades para não adorar quaisquer divindades além das Nuvens, mas apenas para homenageá-los. Na peça, as Nuvens mudam de forma para revelar a verdadeira natureza de quem está olhando para elas, transformando-se em centauros ao ver um político de cabelos compridos , lobos ao ver o fraudador Simão, cervos ao ver o covarde Cleonymus , e mulheres mortais à vista do informante efeminado Clístenes . Eles são aclamados como fonte de inspiração para poetas e filósofos cômicos; eles são mestres da retórica , considerando tanto a eloquência quanto o sofisma como seus "amigos".

Na China, as nuvens são símbolos de sorte e felicidade. Acredita-se que nuvens sobrepostas (em meteorologia, provavelmente nuvens duplicatus) implicam felicidade eterna e nuvens de cores diferentes indicam "bênçãos multiplicadas".

Observar as nuvens ou observar as nuvens é uma atividade infantil popular que envolve observar as nuvens e procurar formas nelas, uma forma de pareidolia .

Veja também

Referências

Bibliografia

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