ciclogênese tropical -Tropical cyclogenesis

Faixas globais de ciclones tropicais entre 1985 e 2005, indicando as áreas onde os ciclones tropicais geralmente se desenvolvem

A ciclogênese tropical é o desenvolvimento e fortalecimento de um ciclone tropical na atmosfera . Os mecanismos pelos quais a ciclogênese tropical ocorre são distintamente diferentes daqueles pelos quais ocorre a ciclogênese temperada . A ciclogênese tropical envolve o desenvolvimento de um ciclone de núcleo quente , devido à convecção significativa em um ambiente atmosférico favorável.

A ciclogênese tropical requer seis fatores principais: temperaturas da superfície do mar suficientemente quentes (pelo menos 26,5 ° C (79,7 ° F)), instabilidade atmosférica, alta umidade nos níveis mais baixos e médios da troposfera , força de Coriolis suficiente para desenvolver um centro de baixa pressão , um foco ou perturbação de baixo nível pré-existente e baixo cisalhamento vertical do vento .

Os ciclones tropicais tendem a se desenvolver durante o verão, mas foram observados em quase todos os meses na maioria das bacias . Ciclos climáticos como o ENSO e a oscilação Madden-Julian modulam o tempo e a frequência do desenvolvimento de ciclones tropicais. Existe um limite na intensidade dos ciclones tropicais que está fortemente relacionado com as temperaturas da água ao longo do seu percurso.

Uma média de 86 ciclones tropicais de intensidade de tempestade tropical se formam anualmente em todo o mundo. Destes, 47 atingem força superior a 74 mph (119 km/h), e 20 tornam-se ciclones tropicais intensos (pelo menos intensidade de Categoria 3 na escala Saffir-Simpson ).

Requisitos para a formação de ciclones tropicais

Profundidade da isotérmica de 26 °C em 1º de outubro de 2006

Existem seis requisitos principais para a ciclogênese tropical: temperaturas da superfície do mar suficientemente quentes, instabilidade atmosférica, alta umidade nos níveis mais baixos e médios da troposfera , força de Coriolis suficiente para sustentar um centro de baixa pressão, um foco ou perturbação de baixo nível preexistente e baixa cisalhamento vertical do vento . Embora essas condições sejam necessárias para a formação de ciclones tropicais, elas não garantem a formação de um ciclone tropical.

Águas quentes, instabilidade e umidade de nível médio

Ondas nos ventos alísios no Oceano Atlântico – áreas de ventos convergentes que se movem lentamente ao longo da mesma trilha do vento predominante – criam instabilidades na atmosfera que podem levar à formação de furacões.

Normalmente, uma temperatura oceânica de 26,5 ° C (79,7 ° F) abrangendo pelo menos 50 metros de profundidade é considerada a mínima para manter um ciclone tropical . Essas águas quentes são necessárias para manter o núcleo quente que alimenta os sistemas tropicais. Este valor está bem acima de 16,1 ° C (60,9 ° F), a temperatura média global da superfície dos oceanos.

Sabe-se que os ciclones tropicais se formam mesmo quando as condições normais não são atendidas. Por exemplo, temperaturas do ar mais frias em uma altitude mais alta (por exemplo, no nível de 500  hPa ou 5,9 km) podem levar à ciclogênese tropical em temperaturas mais baixas da água, pois uma certa taxa de lapso é necessária para forçar a atmosfera a ser instável o suficiente para a convecção . Em uma atmosfera úmida, essa taxa de lapso é de 6,5°C/km, enquanto em uma atmosfera com menos de 100% de umidade relativa , a taxa de lapso necessária é de 9,8°C/km.

No nível de 500 hPa, a temperatura média do ar é de -7 °C (18 °F) dentro dos trópicos, mas o ar nos trópicos é normalmente seco nesse nível, dando ao ar espaço para bulbo úmido , ou frio à medida que umedece, a uma temperatura mais favorável que pode então suportar a convecção. Uma temperatura de bulbo úmido de 500 hPa em uma atmosfera tropical de -13,2°C é necessária para iniciar a convecção se a temperatura da água for 26,5°C, e essa necessidade de temperatura aumenta ou diminui proporcionalmente em 1°C na temperatura da superfície do mar para cada 1°C. C muda a 500 hpa. Sob um ciclone frio, as temperaturas de 500 hPa podem cair até -30 °C, o que pode iniciar a convecção mesmo nas atmosferas mais secas. Isso também explica por que a umidade nos níveis médios da troposfera , aproximadamente no nível de 500 hPa, é normalmente um requisito para o desenvolvimento. No entanto, quando o ar seco é encontrado na mesma altura, as temperaturas em 500 hPa precisam ser ainda mais frias, pois as atmosferas secas exigem uma taxa de lapso maior para instabilidade do que as atmosferas úmidas. Em alturas próximas à tropopausa , a temperatura média de 30 anos (medida no período que abrange 1961 a 1990) foi de -77 ° C (-105 ° F). Um exemplo recente de um ciclone tropical que se manteve sobre águas mais frias foi o Epsilon da temporada de furacões no Atlântico de 2005 .

Papel da Intensidade Potencial Máxima (MPI)

Kerry Emanuel criou um modelo matemático por volta de 1988 para calcular o limite superior da intensidade dos ciclones tropicais com base na temperatura da superfície do mar e nos perfis atmosféricos dos modelos globais mais recentes . O modelo de Emanuel é chamado de intensidade potencial máxima , ou MPI. Os mapas criados a partir desta equação mostram regiões onde a formação de tempestades tropicais e furacões é possível, com base na termodinâmica da atmosfera no momento da última execução do modelo. Isso não leva em conta o cisalhamento vertical do vento .

Representação esquemática do fluxo em torno de uma área de baixa pressão (neste caso, o furacão Isabel ) no hemisfério norte. A força do gradiente de pressão é representada por setas azuis, a aceleração de Coriolis (sempre perpendicular à velocidade) por setas vermelhas

força de Coriolis

Uma distância mínima de 500 km (310 mi) do equador (cerca de 4,5 graus do equador) é normalmente necessária para a ciclogênese tropical. A força de Coriolis confere rotação no fluxo e surge quando os ventos começam a fluir em direção à pressão mais baixa criada pela perturbação pré-existente. Em áreas com uma força de Coriolis muito pequena ou inexistente (p . força; estes dois sozinhos não causariam a rotação em larga escala necessária para a ciclogênese tropical. A existência de uma força de Coriolis significativa permite que o vórtice em desenvolvimento alcance o equilíbrio do gradiente do vento. Esta é uma condição de equilíbrio encontrada em ciclones tropicais maduros que permite que o calor latente se concentre próximo ao núcleo da tempestade; isso resulta na manutenção ou intensificação do vórtice se outros fatores de desenvolvimento forem neutros.

Perturbação de baixo nível

Seja uma depressão na Zona de Convergência Intertropical (ZCIT), uma onda tropical , uma ampla frente de superfície ou um limite de escoamento , é necessária uma feição de baixo nível com vorticidade e convergência suficientes para iniciar a ciclogênese tropical. Mesmo com condições perfeitas de nível superior e a necessária instabilidade atmosférica, a falta de um foco de superfície impedirá o desenvolvimento de convecção organizada e uma superfície baixa. Os ciclones tropicais podem se formar quando circulações menores dentro da Zona de Convergência Intertropical se unem e se fundem.

Fraco cisalhamento vertical do vento

O cisalhamento vertical do vento inferior a 10 m/s (20  kt , 22 mph) entre a superfície e a tropopausa é favorecido para o desenvolvimento de ciclones tropicais. Um cisalhamento vertical mais fraco faz com que a tempestade cresça mais rápido verticalmente no ar, o que ajuda a tempestade a se desenvolver e se tornar mais forte. Se o cisalhamento vertical for muito forte, a tempestade não poderá atingir todo o seu potencial e sua energia se espalhará por uma área muito grande para que a tempestade se fortaleça. O forte cisalhamento do vento pode "explodir" o ciclone tropical, pois desloca o núcleo quente de nível médio da circulação da superfície e seca os níveis médios da troposfera , interrompendo o desenvolvimento. Em sistemas menores, o desenvolvimento de um complexo convectivo de mesoescala significativo em um ambiente de cisalhamento pode enviar um limite de escoamento grande o suficiente para destruir o ciclone de superfície. O cisalhamento moderado do vento pode levar ao desenvolvimento inicial do complexo convectivo e à superfície baixa semelhante às latitudes médias, mas deve relaxar para permitir que a ciclogênese tropical continue.

Favorável através de interações

O cisalhamento vertical limitado do vento pode ser positivo para a formação de ciclones tropicais. Quando um cavado de nível superior ou baixo de nível superior tem aproximadamente a mesma escala que a perturbação tropical, o sistema pode ser direcionado pelo sistema de nível superior para uma área com melhor difluência no alto, o que pode causar maior desenvolvimento. Ciclones superiores mais fracos são melhores candidatos para uma interação favorável. Há evidências de que os ciclones tropicais fracamente cisalhados se desenvolvem inicialmente mais rapidamente do que os ciclones tropicais não cisalhados, embora isso tenha o custo de um pico de intensidade com velocidades de vento muito mais fracas e pressão mínima mais alta . Este processo também é conhecido como iniciação baroclínica de um ciclone tropical. Os ciclones superiores e os vales superiores podem causar canais de escoamento adicionais e ajudar no processo de intensificação. O desenvolvimento de distúrbios tropicais pode ajudar a criar ou aprofundar cavados superiores ou baixos superiores em seu rastro devido ao jato de saída que emana do distúrbio/ciclone tropical em desenvolvimento.

Há casos em que grandes vales de latitude média podem ajudar na ciclogênese tropical quando uma corrente de jato de nível superior passa a noroeste do sistema em desenvolvimento, o que ajudará na divergência no alto e no influxo na superfície, girando o ciclone. Esse tipo de interação é mais frequentemente associado a distúrbios já em processo de recurvatura.

Tempos de formação

Picos de atividade em todo o mundo

Em todo o mundo, a atividade dos ciclones tropicais atinge o pico no final do verão, quando as temperaturas da água são mais quentes. Cada bacia, no entanto, tem seus próprios padrões sazonais. Em escala mundial, maio é o mês menos ativo, enquanto setembro é o mais ativo.

No Atlântico Norte, uma temporada distinta de furacões ocorre de 1º de junho a 30 de novembro, com pico acentuado do final de agosto a outubro. O pico estatístico da temporada de furacões no Atlântico Norte é 10 de setembro. O Pacífico Nordeste tem um período de atividade mais amplo, mas em um período de tempo semelhante ao do Atlântico. O Noroeste do Pacífico vê ciclones tropicais durante todo o ano, com um mínimo em fevereiro e um pico no início de setembro. Na bacia do norte da Índia , as tempestades são mais comuns de abril a dezembro, com picos em maio e novembro.

No Hemisfério Sul, a atividade dos ciclones tropicais geralmente começa no início de novembro e geralmente termina em 30 de abril. A atividade do Hemisfério Sul atinge o pico em meados de fevereiro até o início de março. Praticamente toda a atividade do Hemisfério Sul é vista da costa sul da África para o leste, em direção à América do Sul. Os ciclones tropicais são eventos raros no sul do Oceano Atlântico e no extremo sudeste do Oceano Pacífico.

Durações e médias da temporada
Bacia
Início da temporada

Fim da temporada
Ciclones
tropicais
Referências
Atlântico Norte 1 de Junho 30 de novembro 14,4
Pacífico Oriental 15 de maio 30 de novembro 16,6
Pacífico Ocidental 1º de janeiro 31 de dezembro 26,0
Norte da Índia 1º de janeiro 31 de dezembro 12
Sudoeste da Índia 1º de julho 30 de Junho 9.3
região australiana 1 de Novembro 30 de abril 11,0
Sul do Pacífico 1 de Novembro 30 de abril 7.1
Total: 96,4

Áreas incomuns de formação

O furacão Pablo se formou no extremo nordeste do Atlântico durante a temporada de 2019 .

latitudes médias

Áreas a mais de 30 graus do equador (exceto nas proximidades de uma corrente quente) normalmente não são propícias à formação ou fortalecimento de ciclones tropicais, e áreas a mais de 40 graus do equador são muitas vezes muito hostis a tal desenvolvimento. O principal fator limitante é a temperatura da água, embora o cisalhamento mais alto em latitudes crescentes também seja um fator. Essas áreas são às vezes freqüentadas por ciclones que se movem em direção aos polos das latitudes tropicais. Em raras ocasiões, como Pablo em 2019 , Alex em 2004 , Alberto em 1988 e o furacão do Noroeste do Pacífico de 1975 , tempestades podem se formar ou se fortalecer nessa região. Normalmente, os ciclones tropicais passam por uma transição extratropical após recuarem em direção aos polos, e normalmente se tornam totalmente extratropicais após atingirem 45-50˚ de latitude. A maioria dos ciclones extratropicais tende a se fortalecer após completar o período de transição.

Perto do Equador

Áreas dentro de aproximadamente dez graus de latitude do equador não experimentam uma Força de Coriolis significativa , um ingrediente vital na formação de ciclones tropicais. No entanto, alguns ciclones tropicais foram observados formando-se a cinco graus do equador.

Atlântico Sul

Uma combinação de cisalhamento do vento e a falta de distúrbios tropicais da Zona de Convergência Intertropical (ZCIT) torna muito difícil para o Atlântico Sul suportar a atividade tropical. Pelo menos 5 ciclones tropicais foram observados aqui, como: uma tempestade tropical fraca em 1991 na costa da África perto de Angola , o furacão Catarina , que atingiu o Brasil em 2004 com intensidade de categoria 2 , uma tempestade menor em janeiro de 2004 localizada a leste de Salvador, Brasil , e a tempestade tropical Iba em março de 2019. Acredita-se que a tempestade de janeiro tenha atingido a intensidade da tempestade tropical com base nas medições de vento do scatterometer .

Mar Mediterrâneo e Mar Negro

Tempestades que parecem semelhantes aos ciclones tropicais em estrutura às vezes ocorrem na bacia do Mediterrâneo . Exemplos desses " ciclones tropicais mediterrâneos " formados em setembro de 1947, setembro de 1969, setembro de 1973, agosto de 1976, janeiro de 1982, setembro de 1983, dezembro de 1984, dezembro de 1985, outubro de 1994, janeiro de 1995, outubro de 1996, setembro de 1997, dezembro de 2005, setembro 2006, novembro de 2011, novembro de 2014, novembro de 2017, setembro de 2018, setembro de 2020, novembro e dezembro de 2020. No entanto, há um debate sobre se essas tempestades eram de natureza tropical.

O Mar Negro , ocasionalmente, produziu ou alimentou tempestades que começam a rotação ciclônica , e que parecem ser semelhantes aos ciclones tropicais observados no Mediterrâneo. Duas dessas tempestades atingiram a intensidade de tempestade tropical e tempestade subtropical em agosto de 2002 e setembro de 2005, respectivamente.

Em outro lugar

A ciclogênese tropical é extremamente rara no extremo sudeste do Oceano Pacífico, devido às temperaturas frias da superfície do mar geradas pela Corrente de Humboldt , e também devido ao cisalhamento desfavorável do vento ; como tal, não há registros de um ciclone tropical impactando o oeste da América do Sul. No entanto, vários sistemas foram observados se desenvolvendo na região leste de 120°W , que é o limite leste oficial da bacia do Pacífico Sul . Em 11 de maio de 1983, uma depressão tropical se desenvolveu perto de 110°W , que se pensava ser o ciclone tropical do Pacífico Sul em formação mais oriental já observado na era dos satélites. Em meados de 2015, um ciclone subtropical raro foi identificado no início de maio, um pouco perto do Chile , ainda mais a leste do que a depressão tropical de 1983. Este sistema foi oficialmente apelidado de Katie pelos pesquisadores. Outro ciclone subtropical foi identificado a 77,8 graus de longitude oeste em maio de 2018, na costa do Chile. Este sistema foi oficialmente chamado de Lexi pelos pesquisadores. Um ciclone subtropical foi visto na costa chilena em janeiro de 2022, batizado de Humberto pelos pesquisadores.

Vórtices foram relatados na costa de Marrocos no passado. No entanto, é discutível se eles são realmente de caráter tropical.

A atividade tropical também é extremamente rara nos Grandes Lagos . No entanto, um sistema de tempestade que parecia semelhante a um ciclone subtropical ou tropical se formou em setembro de 1996 sobre o Lago Huron . O sistema desenvolveu uma estrutura semelhante a um olho em seu centro e pode ter sido brevemente um ciclone subtropical ou tropical.

Intensificação do interior

Os ciclones tropicais normalmente começam a enfraquecer imediatamente após e às vezes até antes de atingirem a terra, pois perdem o motor de calor alimentado pelo mar e o atrito diminui os ventos. No entanto, em algumas circunstâncias, os ciclones tropicais ou subtropicais podem manter ou até aumentar sua intensidade por várias horas no que é conhecido como efeito do oceano marrom . Isso é mais provável de ocorrer com solos úmidos quentes ou áreas pantanosas, com temperaturas quentes do solo e terreno plano, e quando o suporte de nível superior permanece propício.

Influência dos ciclos climáticos de grande escala

Influência do ENSO

Anomalias do ciclo de temperatura da superfície do mar (SST) no Pacífico Tropical
Efeitos ENSO na distribuição de furacões.

O El Niño (ENSO) desloca a região (água mais quente, subindo e descendo em diferentes locais, devido aos ventos) no Pacífico e no Atlântico, onde mais tempestades se formam, resultando em valores quase constantes de energia ciclônica acumulada (ACE) em qualquer bacia. O evento El Niño normalmente diminui a formação de furacões no Atlântico e nas regiões do extremo oeste do Pacífico e da Austrália, mas aumenta as chances no centro do norte e do sul do Pacífico e em particular na região de tufões do oeste do Pacífico Norte.

Os ciclones tropicais nas bacias do nordeste do Pacífico e do Atlântico Norte são gerados em grande parte por ondas tropicais do mesmo trem de ondas.

No noroeste do Pacífico, o El Niño desloca a formação de ciclones tropicais para o leste. Durante os episódios de El Niño, os ciclones tropicais tendem a se formar na parte leste da bacia, entre 150°E e a Linha Internacional de Data (IDL). Juntamente com um aumento na atividade no Pacífico Centro-Norte (IDL a 140°W ) e no Pacífico Centro-Sul (leste de 160°E ), há um aumento líquido no desenvolvimento de ciclones tropicais perto da Linha Internacional de Data em ambos os lados do equador. Embora não haja relação linear entre a força de um El Niño e a formação de ciclones tropicais no Noroeste do Pacífico, os tufões que se formam durante os anos de El Niño tendem a ter uma duração mais longa e intensidades mais altas. A ciclogênese tropical no Noroeste do Pacífico é suprimida a oeste de 150°E no ano seguinte a um evento El Niño.

Influência do MJO

Média de 5 dias de MJO. Observe como ele se move para o leste com o tempo.

Em geral, o aumento do vento de oeste associado à oscilação Madden-Julian leva ao aumento da ciclogênese tropical em todas as bacias. À medida que a oscilação se propaga de oeste para leste, leva a uma marcha para leste na ciclogênese tropical com o tempo durante a temporada de verão daquele hemisfério. No entanto, existe uma relação inversa entre a atividade de ciclones tropicais na bacia do Pacífico Ocidental e na bacia do Atlântico Norte. Quando uma bacia está ativa, a outra normalmente fica quieta e vice-versa. A principal causa parece ser a fase da oscilação Madden-Julian, ou MJO, que normalmente está em modos opostos entre as duas bacias a qualquer momento.

Influência das ondas equatoriais de Rossby

A pesquisa mostrou que os pacotes de ondas equatoriais Rossby presos podem aumentar a probabilidade de ciclogênese tropical no Oceano Pacífico, pois aumentam os ventos de oeste de baixo nível nessa região, o que leva a uma maior vorticidade de baixo nível. As ondas individuais podem se mover a aproximadamente 1,8  m/s (4 mph) cada, embora o grupo tenda a permanecer estacionário.

Previsões sazonais

Desde 1984, a Colorado State University vem emitindo previsões de ciclones tropicais sazonais para a bacia do Atlântico Norte, com resultados que eles afirmam serem melhores do que a climatologia. A universidade afirma ter encontrado várias relações estatísticas para esta bacia que parecem permitir a previsão de longo alcance do número de ciclones tropicais. Desde então, vários outros emitiram previsões sazonais para bacias em todo o mundo. Os preditores estão relacionados a oscilações regionais no sistema climático global: a circulação de Walker que está relacionada ao El Niño–Oscilação Sul ; a oscilação do Atlântico Norte (NAO); a oscilação do Ártico (AO); e o padrão norte-americano do Pacífico (PNA).

Veja também

Referências

links externos