Vento - Wind

Cerejeira movendo-se com o vento soprando cerca de 22 m / s (cerca de 79 km / h ou 49 mph)

Vento é o movimento natural do ar ou de outros gases em relação à superfície de um planeta. O vento ocorre em uma variedade de escalas, desde fluxos de tempestades com duração de dezenas de minutos, a brisas locais geradas pelo aquecimento da superfície da terra e durando algumas horas, até ventos globais resultantes da diferença na absorção de energia solar entre as zonas climáticas da Terra. As duas principais causas da circulação atmosférica em larga escala são o aquecimento diferencial entre o equador e os pólos e a rotação do planeta ( efeito Coriolis ). Dentro dos trópicos e subtrópicos, baixas circulações térmicas sobre o terreno e planaltos elevados podem impulsionar as circulações das monções . Em áreas costeiras, o ciclo da brisa marítima / brisa terrestre pode definir os ventos locais; em áreas com terreno variável, podem prevalecer as brisas de montanhas e vales.

Os ventos são comumente classificados por sua escala espacial , sua velocidade e direção, as forças que os causam, as regiões em que ocorrem e seus efeitos. Os ventos têm vários aspectos: velocidade ( velocidade do vento ); a densidade do gás envolvido; conteúdo de energia ou energia eólica . O vento também é um meio crítico de transporte para sementes, insetos e pássaros, que podem viajar nas correntes de vento por milhares de quilômetros. Em meteorologia , os ventos são freqüentemente referidos de acordo com sua força e a direção de onde o vento está soprando. Rajadas curtas de vento de alta velocidade são chamadas de rajadas. Ventos fortes de duração intermediária (cerca de um minuto) são chamados de rajadas . Os ventos de longa duração têm vários nomes associados à sua força média, como brisa, vendaval , tempestade e furacão . No espaço sideral , o vento solar é o movimento de gases ou partículas carregadas do Sol através do espaço, enquanto o vento planetário é a liberação de gases de elementos químicos leves da atmosfera de um planeta para o espaço. Os ventos mais fortes observados em um planeta do Sistema Solar ocorrem em Netuno e Saturno .

Na civilização humana, o conceito de vento foi explorado na mitologia , influenciou os eventos da história, expandiu o alcance do transporte e da guerra e forneceu uma fonte de energia para trabalho mecânico, eletricidade e recreação. O vento impulsiona as viagens de navios à vela pelos oceanos da Terra. Os balões de ar quente usam o vento para fazer viagens curtas e o vôo motorizado usa-o para aumentar a sustentação e reduzir o consumo de combustível. As áreas de cisalhamento do vento causadas por vários fenômenos climáticos podem levar a situações perigosas para as aeronaves. Quando os ventos ficam fortes, as árvores e estruturas feitas pelo homem são danificadas ou destruídas.

Os ventos podem moldar formas de relevo, por meio de uma variedade de processos eólicos , como a formação de solos férteis, por exemplo loess , e por erosão . A poeira de grandes desertos pode ser movida para grandes distâncias de sua região de origem pelos ventos predominantes ; ventos que são acelerados por topografia acidentada e associados a surtos de poeira receberam nomes regionais em várias partes do mundo por causa de seus efeitos significativos nessas regiões. O vento também afeta a propagação de incêndios florestais. Os ventos podem dispersar sementes de várias plantas, permitindo a sobrevivência e a dispersão dessas espécies de plantas, bem como as populações de insetos voadores. Quando combinado com temperaturas frias, o vento tem um impacto negativo sobre o gado. O vento afeta os estoques de alimentos dos animais, bem como suas estratégias de caça e defesa.

Causas

Análise de superfície da Grande Nevasca de 1888 . Áreas com maior empacotamento isobárico indicam ventos mais fortes.

O vento é causado por diferenças na pressão atmosférica que é causada principalmente pela diferença de temperatura. Quando existe uma diferença na pressão atmosférica , o ar se move da área de pressão mais alta para a mais baixa, resultando em ventos de várias velocidades. Em um planeta em rotação, o ar também será desviado pelo efeito Coriolis , exceto exatamente no equador. Globalmente, os dois principais fatores que impulsionam os padrões de vento em grande escala (a circulação atmosférica ) são o aquecimento diferencial entre o equador e os pólos (diferença na absorção de energia solar que leva às forças de flutuabilidade ) e a rotação do planeta . Fora dos trópicos e no alto dos efeitos de fricção da superfície, os ventos de grande escala tendem a se aproximar do equilíbrio geostrófico . Perto da superfície da Terra, o atrito faz com que o vento seja mais lento do que seria de outra forma. O atrito da superfície também faz com que os ventos soprem mais para dentro em áreas de baixa pressão.

Ventos definidos por um equilíbrio de forças físicas são usados ​​na decomposição e análise de perfis de vento. Eles são úteis para simplificar as equações atmosféricas de movimento e para fazer argumentos qualitativos sobre a distribuição horizontal e vertical dos ventos horizontais. O componente geostrófico do vento é o resultado do equilíbrio entre a força de Coriolis e a força do gradiente de pressão. Ele flui paralelamente às isóbaras e se aproxima do fluxo acima da camada limite atmosférica nas latitudes médias. O vento térmico é a diferença do vento geostrófico entre dois níveis da atmosfera. Ele existe apenas em uma atmosfera com gradientes de temperatura horizontais . O componente do vento ageostrófico é a diferença entre o vento real e o geostrófico, que é responsável pelo ar “enchendo” os ciclones ao longo do tempo. O vento gradiente é semelhante ao vento geostrófico, mas também inclui a força centrífuga (ou aceleração centrípeta ).

Medição

Anemômetro tipo copo com eixo vertical, um sensor em uma estação meteorológica remota
Um tornado mesociclone ocluído (Oklahoma, maio de 1999)

A direção do vento é geralmente expressa em termos da direção de onde ele se origina. Por exemplo, um vento norte sopra de norte a sul. As palhetas do tempo giram para indicar a direção do vento. Nos aeroportos, as birutas indicam a direção do vento e também podem ser usadas para estimar a velocidade do vento pelo ângulo de suspensão. A velocidade do vento é medida por anemômetros , mais comumente usando copos rotativos ou hélices. Quando uma alta frequência de medição é necessária (como em aplicações de pesquisa), o vento pode ser medido pela velocidade de propagação dos sinais de ultrassom ou pelo efeito da ventilação na resistência de um fio aquecido. Outro tipo de anemômetro usa tubos pitot que aproveitam o diferencial de pressão entre um tubo interno e um tubo externo que é exposto ao vento para determinar a pressão dinâmica, que é então usada para calcular a velocidade do vento.

As velocidades sustentadas do vento são relatadas globalmente a uma altura de 10 metros (33 pés) e são calculadas em um intervalo de tempo de 10 minutos. Os Estados Unidos relatam ventos acima de uma média de 1 minuto para ciclones tropicais e uma média de 2 minutos nas observações meteorológicas. A Índia normalmente relata ventos acima de uma média de 3 minutos. Saber a média de amostragem do vento é importante, pois o valor de um vento sustentado de um minuto é normalmente 14% maior do que um vento sustentado de dez minutos. Uma curta rajada de vento de alta velocidade é chamada de rajada de vento , uma definição técnica de rajada de vento é: os máximos que excedem a velocidade de vento mais baixa medida durante um intervalo de tempo de dez minutos em 10 nós (5 m / s) por períodos de segundos. Uma tempestade é um aumento da velocidade do vento acima de um certo limite, que dura um minuto ou mais.

Para determinar os ventos no alto, rawinsondes determinam a velocidade do vento por GPS , navegação por rádio ou rastreamento por radar da sonda. Alternativamente, o movimento da posição do balão meteorológico pai pode ser rastreado do solo visualmente usando teodolitos . As técnicas de sensoriamento remoto para vento incluem SODAR , Doppler lidars e radares , que podem medir o deslocamento Doppler da radiação eletromagnética espalhada ou refletida em aerossóis ou moléculas suspensas , e radiômetros e radares podem ser usados ​​para medir a rugosidade da superfície do oceano do espaço ou de aviões . A rugosidade do oceano pode ser usada para estimar a velocidade do vento perto da superfície do mar sobre os oceanos. Imagens de satélite geoestacionárias podem ser usadas para estimar os ventos no topo das nuvens com base na distância que as nuvens se movem de uma imagem para a outra. A engenharia eólica descreve o estudo dos efeitos do vento no ambiente construído, incluindo edifícios, pontes e outros objetos feitos pelo homem.

Escala de força do vento

Historicamente, a escala de força do vento de Beaufort (criada por Beaufort ) fornece uma descrição empírica da velocidade do vento com base nas condições do mar observadas. Originalmente, era uma escala de 13 níveis (0-12), mas durante a década de 1940, a escala foi expandida para 18 níveis (0-17). Existem termos gerais que diferenciam ventos de velocidades médias diferentes, como uma brisa, um vendaval, uma tempestade ou um furacão. Dentro da escala de Beaufort, ventos fortes ficam entre 28 nós (52 km / h) e 55 nós (102 km / h) com adjetivos anteriores como moderado, fresco, forte e completo usados ​​para diferenciar a força do vento dentro do vendaval categoria. Uma tempestade tem ventos de 56 nós (104 km / h) a 63 nós (117 km / h). A terminologia para ciclones tropicais difere de uma região para outra globalmente. A maioria das bacias oceânicas usa a velocidade média do vento para determinar a categoria do ciclone tropical. Abaixo está um resumo das classificações usadas pelos Centros Meteorológicos Regionais Especializados em todo o mundo:

Classificações gerais de vento Classificações de ciclones tropicais (todos os ventos têm médias de 10 minutos)
Escala Beaufort Ventos sustentados de 10 minutos Termo geral N IMD do Oceano Índico
SW Oceano Índico
MF
Região australiana
do Pacífico Sul
BoM , BMKG , FMS , MSNZ
NW Pacific
JMA
NW Pacific
JTWC
NE Pacific e
N Atlantic
NHC e CPHC
( nós ) ( km / h )
0 <1 <2 Calma Área de baixa pressão Perturbação tropical Tropical baixa
depressão tropical
Depressão tropical Depressão tropical Depressão tropical
1 1-3 2-6 Ar leve
2 4-6 7-11 Brisa leve
3 7–10 13-19 Brisa suave
4 11-16 20-30 Brisa moderada
5 17-21 31-39 Brisa fresca Depressão
6 22-27 41-50 Brisa forte
7 28-29 52–54 Vendaval moderado Depressão profunda Depressão tropical
30-33 56-61
8 34-40 63-74 Vendaval fresco Tempestade ciclônica Tempestade tropical moderada Ciclone tropical (1) Tempestade tropical Tempestade tropical Tempestade tropical
9 41-47 76-87 Vendaval forte
10 48–55 89-102 Vendaval inteiro Tempestade ciclônica severa Tempestade tropical severa Ciclone tropical (2) Tempestade tropical severa
11 56-63 104-117 Tempestade
12 64-72 119-133 furacão Tempestade ciclônica muito severa Ciclone tropical Ciclone tropical severo (3) Tufão Tufão Furacão (1)
13 73-85 135-157 Furacão (2)
14 86-89 159-165 Ciclone tropical severo (4) Grande furacão (3)
15 90-99 167-183 Ciclone tropical intenso
16 100-106 185–196 Grande furacão (4)
17 107-114 198-211 Ciclone tropical severo (5)
115-119 213-220 Ciclone tropical muito intenso Super tufão
> 120 > 222 Tempestade super ciclônica Grande furacão (5)

Escala Fujita aprimorada

A Escala Fujita Aprimorada ( Escala EF) classifica a força dos tornados usando os danos para estimar a velocidade do vento. Possui seis níveis, desde danos visíveis até a destruição completa. É usado nos Estados Unidos e em alguns outros países com pequenas modificações (entre os quais Canadá e França).

Modelo da estação

Plotagem de vento dentro de um modelo de estação

O modelo de estação plotado em mapas meteorológicos de superfície usa uma farpa de vento para mostrar a direção e a velocidade do vento. O farpa do vento mostra a velocidade usando “bandeiras” no final.

  • Cada metade de uma bandeira representa 5 nós (9,3 km / h) de vento.
  • Cada bandeira completa representa 10 nós (19 km / h) de vento.
  • Cada flâmula (triângulo preenchido) representa 50 nós (93 km / h) de vento.

Os ventos são representados soprando da direção para a qual a farpa está voltada. Portanto, um vento nordeste será representado com uma linha se estendendo do círculo de nuvens para o nordeste, com bandeiras indicando a velocidade do vento na extremidade nordeste desta linha. Uma vez plotado em um mapa, uma análise de isotachs (linhas de velocidades de vento iguais) pode ser realizada. Os isotachs são particularmente úteis no diagnóstico da localização da corrente de jato em gráficos de pressão constante de nível superior e geralmente estão localizados no nível de 300 hPa ou acima dele.

Climatologia global

Os ventos de oeste e ventos alísios
Os ventos fazem parte da circulação atmosférica da Terra

Os ventos orientais, em média, dominam o padrão de fluxo através dos pólos, os ventos ocidentais sopram nas latitudes médias da Terra, nos polos da cordilheira subtropical , enquanto os ventos orientais novamente dominam os trópicos .

Diretamente sob a crista subtropical estão a calmaria, ou latitudes dos cavalos, onde os ventos são mais leves. Muitos dos desertos da Terra ficam próximos à latitude média da cordilheira subtropical, onde a descida reduz a umidade relativa da massa de ar. Os ventos mais fortes estão nas latitudes médias, onde o ar frio polar encontra o ar quente dos trópicos.

Trópicos

Os ventos alísios (também chamados de trades) são o padrão predominante de ventos de superfície de leste encontrados nos trópicos em direção ao equador da Terra . Os ventos alísios sopram predominantemente do nordeste no hemisfério norte e do sudeste no hemisfério sul. Os ventos alísios atuam como o fluxo de direção para os ciclones tropicais que se formam sobre os oceanos do mundo. Os ventos alísios também conduzem a poeira africana para o oeste, através do Oceano Atlântico, para o Caribe, bem como partes do sudeste da América do Norte.

Uma monção é um vento predominante sazonal que dura vários meses nas regiões tropicais. O termo foi usado pela primeira vez em inglês na Índia, Bangladesh , Paquistão e países vizinhos para se referir aos grandes ventos sazonais que sopram do Oceano Índico e do Mar da Arábia no sudoeste, trazendo fortes chuvas para a área. Sua progressão em direção aos pólos é acelerada pelo desenvolvimento de uma baixa temperatura nos continentes asiático, africano e norte-americano de maio a julho, e na Austrália em dezembro.

Westerlies e seu impacto

Os Westerlies ou os Prevailing Westerlies são os ventos predominantes nas latitudes médias entre 35 e 65 graus de latitude . Esses ventos predominantes sopram do oeste para o leste e conduzem os ciclones extratropicais dessa maneira geral. Os ventos são predominantemente do sudoeste no hemisfério norte e do noroeste no hemisfério sul. Eles são mais fortes no inverno, quando a pressão é mais baixa sobre os pólos, e mais fracos durante o verão e quando as pressões são mais altas sobre os pólos.

Juntamente com os ventos alísios , os ventos de oeste possibilitaram uma rota comercial de ida e volta para os navios que cruzam os oceanos Atlântico e Pacífico, já que os ventos de oeste levam ao desenvolvimento de fortes correntes oceânicas nos lados ocidentais dos oceanos em ambos os hemisférios através do processo de oeste intensificação . Essas correntes oceânicas do oeste transportam água quente subtropical para os pólos em direção às regiões polares . Os ventos de oeste podem ser particularmente fortes, especialmente no hemisfério sul, onde há menos terra nas latitudes médias para fazer com que o padrão de fluxo se amplifique, o que diminui a velocidade dos ventos. Os ventos mais fortes de oeste nas latitudes médias estão dentro de uma faixa conhecida como Roaring Forties , entre 40 e 50 graus de latitude ao sul do equador. Os Westerlies desempenham um papel importante no transporte das águas equatoriais quentes e ventos para as costas ocidentais dos continentes, especialmente no hemisfério sul por causa de sua vasta extensão oceânica.

Ventos polares de leste

Os ventos polares de leste, também conhecidos como células polares de Hadley, são ventos predominantes frios e secos que sopram das áreas de alta pressão dos pólos polares nos pólos norte e sul em direção às áreas de baixa pressão dentro dos ventos de oeste em altas latitudes. Ao contrário dos ventos de oeste, esses ventos predominantes sopram de leste para oeste e costumam ser fracos e irregulares. Por causa do ângulo baixo do sol, o ar frio se acumula e diminui no pólo criando áreas superficiais de alta pressão, forçando uma saída de ar para o equador; esse fluxo é desviado para oeste pelo efeito Coriolis.

Considerações locais

Ventos locais em todo o mundo. Esses ventos são formados através do aquecimento da terra (de montanhas ou terrenos planos)

Brisas do mar e da terra

A: Brisa do mar (ocorre durante o dia), B: Brisa terrestre (ocorre durante a noite)

Nas regiões costeiras, as brisas marítimas e terrestres podem ser fatores importantes nos ventos predominantes de um local. O mar é aquecido pelo sol mais lentamente devido ao maior calor específico da água em comparação com a terra. Conforme a temperatura da superfície da terra aumenta, a terra aquece o ar acima dela por condução. O ar quente é menos denso que o ambiente circundante e, por isso, sobe. O ar mais frio acima do mar, agora com maior pressão ao nível do mar , flui para o interior na pressão mais baixa, criando uma brisa mais fria perto da costa. Um vento de fundo ao longo da costa fortalece ou enfraquece a brisa do mar, dependendo de sua orientação em relação à força de Coriolis.

À noite, a terra esfria mais rapidamente do que o oceano por causa das diferenças em seus valores específicos de calor . Essa mudança de temperatura faz com que a brisa do mar diurna se dissipe. Quando a temperatura onshore esfriar abaixo da temperatura offshore, a pressão sobre a água será menor que a da terra, criando uma brisa terrestre, desde que o vento onshore não seja forte o suficiente para se opor a ela.

Perto de montanhas

Esquema da onda da montanha. O vento flui em direção a uma montanha e produz uma primeira oscilação (A). Uma segunda onda ocorre mais longe e mais alto. As nuvens lenticulares se formam no pico das ondas (B).

Em superfícies elevadas, o aquecimento do solo excede o aquecimento do ar circundante na mesma altitude acima do nível do mar , criando uma baixa térmica associada sobre o terreno e aumentando quaisquer baixas térmicas que teriam existido de outra forma, e alterando a circulação do vento na região . Em áreas onde existe uma topografia acidentada que interrompe significativamente o fluxo do vento ambiental, a circulação do vento entre montanhas e vales é o contribuinte mais importante para os ventos predominantes. Colinas e vales distorcem substancialmente o fluxo de ar, aumentando o atrito entre a atmosfera e a massa terrestre, agindo como um bloco físico para o fluxo, desviando o vento paralelo à faixa logo acima da topografia, que é conhecido como um jato de barreira . Este jato de barreira pode aumentar o vento de baixo nível em 45%. A direção do vento também muda devido ao contorno do terreno.

Se houver um desfiladeiro na cordilheira, os ventos passarão por ele com velocidade considerável por causa do princípio de Bernoulli, que descreve uma relação inversa entre velocidade e pressão. O fluxo de ar pode permanecer turbulento e errático por alguma distância na direção do vento até o interior mais plano. Essas condições são perigosas para aviões em ascensão e descida . Os ventos frios que se aceleram através dos desníveis das montanhas receberam nomes regionais. Na América Central, os exemplos incluem o vento Papagayo , o vento Panamá e o vento Tehuano . Na Europa, ventos semelhantes são conhecidos como Bora , Tramontane e Mistral . Quando esses ventos sopram sobre águas abertas, eles aumentam a mistura das camadas superiores do oceano, o que eleva as águas frias e ricas em nutrientes para a superfície, o que leva ao aumento da vida marinha.

Em áreas montanhosas, a distorção local do fluxo de ar torna-se severa. O terreno irregular se combina para produzir turbulência e padrões de fluxo imprevisíveis, como rotores , que podem ser encimados por nuvens lenticulares . Fortes correntes ascendentes , descendentes e redemoinhos se desenvolvem à medida que o ar flui sobre colinas e vales. A precipitação orográfica ocorre a barlavento das montanhas e é causada pelo movimento ascendente do ar de um fluxo em grande escala de ar úmido através do cume da montanha, também conhecido como fluxo ascendente, resultando em resfriamento adiabático e condensação. Em partes montanhosas do mundo sujeitas a ventos relativamente consistentes (por exemplo, os ventos alísios), um clima mais úmido geralmente prevalece no lado de barlavento de uma montanha do que no lado de sotavento ou a favor do vento. A umidade é removida por elevação orográfica, deixando um ar mais seco no lado descendente e geralmente mais quente, a sotavento, onde se observa uma sombra de chuva . Os ventos que fluem sobre as montanhas e descem até elevações mais baixas são conhecidos como ventos descendentes. Esses ventos são quentes e secos. Na Europa, a favor do vento dos Alpes , eles são conhecidos como foehn . Na Polônia, um exemplo é o halny wiatr. Na Argentina, o nome local para ventos de baixa inclinação é zonda . Em Java, o nome local para esses ventos é koembang. Na Nova Zelândia, eles são conhecidos como o arco Nor'west e são acompanhados pela formação de nuvens que têm o nome que inspirou as obras de arte ao longo dos anos. Nas Grandes Planícies dos Estados Unidos, esses ventos são conhecidos como chinook . Os ventos de declive também ocorrem no sopé das montanhas Apalaches dos Estados Unidos, e podem ser tão fortes quanto outros ventos de declive e incomuns em comparação com outros ventos de foehn em que a umidade relativa normalmente muda pouco devido ao aumento da umidade no ar de origem massa. Na Califórnia, os ventos de declive são canalizados através de passagens nas montanhas, o que intensifica seu efeito, e exemplos incluem os ventos de Santa Ana e do pôr-do - sol . A velocidade do vento durante o efeito do vento em declive pode exceder 160 quilômetros por hora (99 mph).

Velocidades médias do vento

Conforme descrito anteriormente, os ventos predominantes e locais não se espalham uniformemente pela Terra, o que significa que a velocidade do vento também difere por região. Além disso, a velocidade do vento também aumenta com a altitude.

Densidade de energia eólica

Hoje em dia, um parâmetro usado para determinar os melhores locais para o desenvolvimento de energia eólica é conhecido como densidade de energia eólica (WPD). É um cálculo relacionado à força efetiva do vento em um determinado local, frequentemente expressa em termos da elevação acima do nível do solo durante um período de tempo. Ele leva em consideração a velocidade e a massa do vento. No final de 2008, a capacidade nominal mundial dos geradores eólicos era de 120,8  gigawatts . Embora o vento tenha produzido apenas cerca de 1,5% do consumo mundial de eletricidade em 2009, está crescendo rapidamente, tendo dobrado nos três anos entre 2005 e 2008. Em vários países atingiu níveis de penetração relativamente elevados, ultrapassando 25% na Dinamarca , Portugal , e a República da Irlanda em 2019.

Cisalhamento

Gráfico hodográfico de vetores de vento em várias alturas na troposfera , que é usado para diagnosticar o cisalhamento do vento vertical

O cisalhamento do vento, às vezes referido como gradiente do vento , é uma diferença na velocidade e direção do vento em uma distância relativamente curta na atmosfera terrestre. O cisalhamento do vento pode ser dividido em componentes verticais e horizontais, com cisalhamento do vento horizontal visto nas frentes meteorológicas e perto da costa, e cisalhamento vertical tipicamente perto da superfície, embora também em níveis mais elevados da atmosfera perto de jatos de nível superior e zonas frontais no alto.

O cisalhamento do vento em si é um fenômeno meteorológico em microescala que ocorre em uma distância muito pequena, mas pode ser associado a características climáticas de mesoescala ou escala sinótica , como linhas de rajada e frentes frias . É comumente observado perto de microexplosões e explosões causadas por tempestades , frentes meteorológicas, áreas de ventos de baixo nível localmente mais altos referidos como jatos de baixo nível, perto de montanhas, inversões de radiação que ocorrem por causa de céu claro e ventos calmos, edifícios, turbinas eólicas e veleiros . O cisalhamento do vento tem um efeito significativo no controle da aeronave durante a decolagem e a aterrissagem e foi uma causa significativa de acidentes de aeronaves envolvendo grande perda de vidas nos Estados Unidos.

O movimento do som na atmosfera é afetado pelo cisalhamento do vento, que pode dobrar a frente da onda, fazendo com que os sons sejam ouvidos onde normalmente não seriam, ou vice-versa. O forte cisalhamento do vento vertical na troposfera também inibe o desenvolvimento de ciclones tropicais , mas ajuda a organizar tempestades individuais em ciclos de vida mais longos que podem então produzir clima severo . O conceito de vento térmico explica como as diferenças na velocidade do vento com a altura dependem das diferenças horizontais de temperatura e explica a existência da corrente de jato .

História

Como uma força natural, o vento era frequentemente personificado como um ou mais deuses do vento ou como uma expressão do sobrenatural em muitas culturas. Vayu é o Deus Hindu do Vento. Os deuses do vento gregos incluem Boreas , Notus , Eurus e Zephyrus . Éolo , em várias interpretações o governante ou guardião dos quatro ventos, também foi descrito como Astraeus , o deus do crepúsculo que gerou os quatro ventos com Eos , deusa do amanhecer. Os antigos gregos também observaram a mudança sazonal dos ventos, como evidenciado pela Torre dos Ventos em Atenas . Venti são os deuses romanos dos ventos. Fūjin é o deus do vento japonês e um dos deuses xintoístas mais antigos. De acordo com a lenda, ele esteve presente na criação do mundo e primeiro deixou os ventos saírem de sua bolsa para limpar o mundo da névoa. Na mitologia nórdica , Njörðr é o deus do vento. Existem também quatro dvärgar ( anões nórdicos ), chamados Norðri, Suðri, Austri e Vestri , e provavelmente os quatro veados de Yggdrasil , personificam os quatro ventos e são paralelos aos quatro deuses do vento gregos. Stribog é o nome do deus eslavo dos ventos, do céu e do ar. Ele é considerado o ancestral (avô) dos ventos das oito direções.

Kamikaze é uma palavra japonesa, geralmente traduzida como vento divino, considerada um presente dos deuses. O termo é conhecido pela primeira vez por ter sido usado como o nome de um par ou série de tufões que teriam salvado o Japão de duas frotas mongóis sob Kublai Khan que atacaram o Japão em 1274 e novamente em 1281. Protestant Wind é um nome para o tempestade que dissuadiu a Armada Espanhola de uma invasão da Inglaterra em 1588, onde o vento desempenhou um papel central, ou os ventos favoráveis ​​que permitiram a Guilherme de Orange invadir a Inglaterra em 1688. Durante a Campanha Egípcia de Napoleão , os soldados franceses passaram por maus bocados com o vento khamsin : quando a tempestade apareceu “como uma restrição de sangue no céu distante”, os otomanos foram se proteger, enquanto os franceses “não reagiram até que fosse tarde demais, então sufocaram e desmaiaram na cegueira, sufocando paredes de poeira ”. Durante a Campanha do Norte da África da Segunda Guerra Mundial, “as tropas aliadas e alemãs foram várias vezes forçadas a parar no meio da batalha por causa de tempestades de areia causadas por khamsin ... Grãos de areia girados pelo vento cegaram os soldados e criaram distúrbios elétricos que renderam bússolas inútil."

Transporte

RAF Exeter aeródromo em 20 de maio de 1944, mostrando o layout das pistas que permitem aos aviões decolar e pousar contra o vento

Existem muitas formas diferentes de navios à vela, mas todos eles têm certas coisas básicas em comum. Exceto para navios de rotor que usam o efeito Magnus , todo navio à vela tem um casco , cordame e pelo menos um mastro para segurar as velas que usam o vento para mover o navio. As viagens marítimas em um navio à vela podem levar muitos meses e um perigo comum é ficar paralisado por falta de vento ou ser desviado do curso por fortes tempestades ou ventos que não permitem o progresso na direção desejada. Uma forte tempestade pode levar ao naufrágio e à perda de todas as mãos. Os navios à vela só podem transportar uma certa quantidade de suprimentos em seus porões , portanto, eles devem planejar viagens longas com cuidado para incluir provisões adequadas , incluindo água doce.

Para aeronaves aerodinâmicas que operam em relação ao ar, os ventos afetam a velocidade de solo e, no caso de veículos mais leves que o ar, o vento pode desempenhar um papel significativo ou solitário em seu movimento e trajetória no solo . A velocidade do vento de superfície é geralmente o principal fator que rege a direção das operações de voo em um aeroporto, e as pistas do aeródromo são alinhadas para levar em conta a (s) direção (ões) do vento comum na área local. Embora decolar com vento de cauda possa ser necessário em certas circunstâncias, um vento contrário é geralmente desejável. Um vento de cauda aumenta a distância de decolagem necessária e diminui o gradiente de subida.

Fonte de energia

Esta turbina eólica gera eletricidade a partir da energia eólica.

Os antigos cingaleses de Anuradhapura e em outras cidades ao redor do Sri Lanka usaram os ventos das monções para fornecer energia às fornalhas já em 300 aC . As fornalhas foram construídas no caminho dos ventos das monções para trazer as temperaturas internas de até 1.200 ° C (2.190 ° F). Um moinho de vento rudimentar foi usado para alimentar um órgão no primeiro século EC. Mais tarde, os moinhos de vento foram construídos no Sistão , Afeganistão , a partir do século 7 EC. Eram moinhos de vento de eixo vertical, com velas cobertas por esteiras de junco ou tecido. Esses moinhos de vento serviam para moer milho e tirar água, e eram usados ​​nas indústrias de moagem e cana-de-açúcar. Mais tarde, os moinhos de vento de eixo horizontal foram usados ​​extensivamente no noroeste da Europa para moer farinha no início da década de 1180, e muitos moinhos de vento holandeses ainda existem.

A energia eólica é hoje uma das principais fontes de energia renovável e seu uso está crescendo rapidamente, impulsionado pela inovação e pela queda dos preços. A maior parte da capacidade instalada em energia eólica é onshore , mas a energia eólica offshore oferece um grande potencial, já que as velocidades do vento são normalmente mais altas e mais constantes fora da costa. A energia eólica, a energia cinética do ar, é proporcional à terceira potência da velocidade do vento. A lei de Betz descreveu o limite superior teórico de que fração dessa energia as turbinas eólicas podem extrair, que é cerca de 59%.

Lazer

O vento é uma figura proeminente em vários esportes populares, incluindo asa delta recreativa , balão de ar quente , kitesurf , snowkiting , kitesurf , kitesurf , parapente , vela e windsurf . No planador, os gradientes do vento logo acima da superfície afetam as fases de decolagem e pouso do vôo de um planador . O gradiente do vento pode ter um efeito perceptível em lançamentos terrestres , também conhecidos como lançamentos de guincho ou lançamentos com fio. Se o gradiente do vento for significativo ou repentino, ou ambos, e o piloto mantiver a mesma atitude de inclinação, a velocidade indicada aumentará, possivelmente excedendo a velocidade máxima de reboque no solo. O piloto deve ajustar a velocidade no ar para lidar com o efeito do gradiente. Ao pousar, o cisalhamento do vento também é um perigo, especialmente quando os ventos são fortes. Conforme o planador desce através do gradiente de vento na aproximação final para o pouso, a velocidade no ar diminui enquanto a taxa de afundamento aumenta, e não há tempo suficiente para acelerar antes do contato com o solo. O piloto deve antecipar o gradiente do vento e usar uma velocidade de aproximação maior para compensar isso.

Papel no mundo natural

Em climas áridos, a principal fonte de erosão é o vento. A circulação geral do vento move pequenas partículas, como poeira, através de grandes oceanos, milhares de quilômetros a favor do vento de seu ponto de origem, o que é conhecido como deflação. Os ventos de oeste nas latitudes médias do planeta impulsionam o movimento das correntes oceânicas de oeste para leste através dos oceanos do mundo. O vento tem um papel muito importante em ajudar as plantas e outros organismos imóveis na dispersão de sementes, esporos, pólen, etc. Embora o vento não seja a forma primária de dispersão de sementes em plantas, ele fornece dispersão para uma grande porcentagem da biomassa das plantas terrestres .

Erosão

Uma formação rochosa no Altiplano , Bolívia , esculpida pela erosão do vento

A erosão pode ser o resultado do movimento do material pelo vento. Existem dois efeitos principais. Primeiro, o vento faz com que pequenas partículas sejam levantadas e, portanto, movidas para outra região. Isso é chamado de deflação. Em segundo lugar, essas partículas suspensas podem impactar em objetos sólidos, causando erosão por abrasão (sucessão ecológica). A erosão eólica geralmente ocorre em áreas com pouca ou nenhuma vegetação, muitas vezes em áreas onde há chuva insuficiente para sustentar a vegetação. Um exemplo é a formação de dunas de areia , na praia ou no deserto. Loess é um homogénea, tipicamente nonstratified, poroso, friável , ligeiramente coerente, frequentemente calcárias, granulados-fino, lodoso , amarelo pálido ou lustre, soprada pelo vento (eólica) sedimentos . Geralmente ocorre como um depósito de cobertura generalizada que cobre áreas de centenas de quilômetros quadrados e dezenas de metros de espessura. Loess geralmente fica em faces íngremes ou verticais. Loess tende a se desenvolver em solos altamente ricos. Em condições climáticas adequadas, as áreas com loess estão entre as mais produtivas do mundo para a agricultura. Os depósitos de loess são geologicamente instáveis ​​por natureza e sofrerão erosão muito rapidamente. Portanto, os quebra-ventos (como grandes árvores e arbustos) são frequentemente plantados pelos agricultores para reduzir a erosão eólica do loess.

Migração de poeira do deserto

Durante o meio do verão (julho no hemisfério norte), os ventos alísios que se dirigem para o oeste ao sul da cordilheira subtropical que se movem para o norte se expandem para o noroeste do Caribe para o sudeste da América do Norte. Quando a poeira do Saara movendo-se ao redor da periferia sul da cordilheira dentro do cinturão de ventos alísios se move sobre a terra, a chuva é suprimida e o céu muda de uma aparência azul para branca, o que leva a um aumento do pôr do sol vermelho. Sua presença afeta negativamente a qualidade do ar ao aumentar a contagem de partículas transportadas pelo ar. Mais de 50% da poeira africana que chega aos Estados Unidos afeta a Flórida. Desde 1970, os surtos de poeira pioraram por causa dos períodos de seca na África. Existe uma grande variabilidade no transporte de poeira para o Caribe e a Flórida de ano para ano. Os eventos de poeira têm sido associados a um declínio na saúde dos recifes de coral no Caribe e na Flórida, principalmente desde os anos 1970. Plumas de poeira semelhantes se originam no Deserto de Gobi , que combinadas com poluentes, se espalham por grandes distâncias a favor do vento, ou para o leste, na América do Norte.

Existem nomes locais para ventos associados a tempestades de areia e poeira. O Calima carrega poeira nos ventos de sudeste para as ilhas Canárias . O Harmattan carrega poeira durante o inverno para o Golfo da Guiné . O Sirocco traz poeira do norte da África para o sul da Europa devido ao movimento de ciclones extratropicais pelo Mediterrâneo. Os sistemas de tempestades de primavera que se movem pelo leste do Mar Mediterrâneo fazem com que a poeira seja transportada pelo Egito e pela península Arábica , localmente conhecidos como Khamsin . O Shamal é causado por frentes frias que levantam poeira na atmosfera por vários dias nos estados do Golfo Pérsico .

Efeito nas plantas

Tumbleweed soprado contra uma cerca
Na floresta montanhosa do Parque Nacional Olímpico , a derrubada do vento abre a copa e aumenta a intensidade da luz no sub - bosque .

A dispersão de sementes pelo vento, ou anemocoria , é um dos meios mais primitivos de dispersão. A dispersão pelo vento pode assumir uma de duas formas principais: as sementes podem flutuar com a brisa ou, alternativamente, podem voar até o solo. Os exemplos clássicos desses mecanismos de dispersão incluem dentes -de- leão ( Taraxacum spp., Asteraceae ), que têm um papinho penugento preso às suas sementes e podem ser dispersos a longas distâncias, e bordos ( Acer (gênero) spp., Sapindaceae ), que têm sementes aladas e flutuar para o chão. Uma restrição importante na dispersão pelo vento é a necessidade de produção abundante de sementes para maximizar a probabilidade de uma semente pousar em um local adequado para germinação . Existem também fortes restrições evolutivas neste mecanismo de dispersão. Por exemplo, as espécies de Asteraceae em ilhas tendem a ter capacidades de dispersão reduzidas (ou seja, maior massa de sementes e papus menores) em relação às mesmas espécies no continente. Depender da dispersão do vento é comum entre muitas espécies com ervas daninhas ou ruderais . Mecanismos incomuns de dispersão do vento incluem tumbleweeds . Um processo relacionado à anemocoria é a anemofilia , que é o processo em que o pólen é distribuído pelo vento. Grandes famílias de plantas são polinizadas dessa maneira, o que é favorecido quando os indivíduos das espécies de plantas dominantes estão muito próximos uns dos outros.

O vento também limita o crescimento das árvores. Em litorais e montanhas isoladas, a linha das árvores costuma ser muito mais baixa do que em altitudes correspondentes no interior e em sistemas montanhosos maiores e mais complexos, porque os ventos fortes reduzem o crescimento das árvores. Os ventos fortes arrastam os solos finos por meio da erosão, além de danificar galhos e galhos. Quando ventos fortes derrubam ou arrancam árvores, o processo é conhecido como derrubada pelo vento . Isso é mais provável no barlavento encostas das montanhas, com casos graves ocorrem geralmente para povoamentos que são 75 anos ou mais. Variedades de plantas perto da costa, como o abeto Sitka e a uva do mar , são podadas pelo vento e pela névoa salina perto da costa.

O vento também pode causar danos às plantas por meio da abrasão da areia . Os ventos fortes pegarão areia solta e solo superficial e os arremessarão pelo ar a velocidades que variam de 25 milhas por hora (40 km / h) a 40 milhas por hora (64 km / h). Essa areia soprada pelo vento causa grandes danos às mudas de plantas porque rompem as células das plantas, tornando-as vulneráveis ​​à evaporação e à seca. Usando um jato de areia mecânico em um ambiente de laboratório, cientistas afiliados ao Serviço de Pesquisa Agrícola estudaram os efeitos da abrasão de areia soprada pelo vento em mudas de algodão. O estudo mostrou que as mudas responderam aos danos causados ​​pela abrasão da areia pelo vento, transferindo a energia do crescimento do caule e da raiz para o crescimento e reparo dos caules danificados. Após um período de quatro semanas, o crescimento da muda novamente se tornou uniforme em toda a planta, como era antes da abrasão da areia pelo vento.

Efeito em animais

Bovinos e ovelhas são propensos a resfriamento do vento causado por uma combinação de vento e temperaturas frias, quando os ventos excedem 40 quilômetros por hora (25 mph), tornando seus cabelos e coberturas de lã ineficazes. Embora os pinguins usem uma camada de gordura e penas para ajudar na proteção contra o frio na água e no ar, suas nadadeiras e pés são menos imunes ao frio. Nos climas mais frios, como a Antártica , os pinguins-imperadores usam o comportamento de aglomeração para sobreviver ao vento e ao frio, alternando continuamente os membros do lado de fora do grupo reunido, o que reduz a perda de calor em 50%. Os insetos voadores , um subconjunto dos artrópodes , são arrastados pelos ventos predominantes, enquanto os pássaros seguem seu próprio curso, aproveitando as condições do vento, para voar ou planar. Como tal, os padrões de linhas finas nas imagens de radar meteorológico , associados a ventos convergentes, são dominados por retornos de insetos. A migração de pássaros, que tende a ocorrer durante a noite dentro dos mais baixos 7.000 pés (2.100 m) da atmosfera da Terra , contamina perfis de vento coletados por radar meteorológico, particularmente o WSR-88D , aumentando o retorno do vento ambiental em 15 nós (28 km / h ) a 30 nós (56 km / h).

Os pikas usam uma parede de seixos para armazenar plantas secas e gramíneas para o inverno, a fim de evitar que a comida seja levada pelo vento. As baratas usam ventos leves que precedem os ataques de predadores em potencial , como sapos , para sobreviver a seus encontros. Seus cercos são muito sensíveis ao vento e os ajudam a sobreviver a metade de seus ataques. Os alces têm um olfato apurado que pode detectar predadores potenciais contra o vento a uma distância de 800 m. Aumentos no vento acima de 15 quilômetros por hora (9,3 mph) sinalizam às gaivotas glaucosas para aumentar sua forragem e ataques aéreos em murres de bico grosso .

Dano relacionado

Danos do furacão Andrew

Sabe-se que os ventos fortes causam danos, dependendo da magnitude de sua velocidade e diferencial de pressão. As pressões do vento são positivas no lado de barlavento de uma estrutura e negativas no lado de sotavento. Esporádicas rajadas de vento podem causar mal concebidos pontes suspensas a balançar. Quando as rajadas de vento estão em uma frequência semelhante ao balanço da ponte, a ponte pode ser destruída mais facilmente, como o que ocorreu com a ponte Tacoma Narrows em 1940. Velocidades de vento tão baixas quanto 23 nós (43 km / h) podem levar a quedas de energia devido a galhos de árvores interrompendo o fluxo de energia através das linhas de força. Embora nenhuma espécie de árvore possa resistir a ventos com a força de um furacão, aquelas com raízes rasas são mais propensas a arrancar, e árvores quebradiças como eucalipto , hibisco marinho e abacate são mais propensas a danos. Os ventos com força de furacão causam danos substanciais às casas móveis e começam a danificar estruturalmente as casas com fundações. Sabe-se que ventos com essa força, devido aos ventos de baixa inclinação do terreno, quebram janelas e espalham tinta de carros por jato de areia. Quando os ventos ultrapassam 135 nós (250 km / h), as casas desabam completamente e danos significativos são causados ​​a edifícios maiores. A destruição total de estruturas feitas pelo homem ocorre quando os ventos atingem 175 nós (324 km / h). A escala Saffir-Simpson e a escala Enhanced Fujita foram projetadas para ajudar a estimar a velocidade do vento a partir dos danos causados ​​por ventos fortes relacionados a ciclones tropicais e tornados , e vice-versa.

A Ilha Barrow da Austrália detém o recorde de rajada de vento mais forte, atingindo 408 km / h (253 mph) durante o ciclone tropical Olivia em 10 de abril de 1996, superando o recorde anterior de 372 km / h (231 mph) estabelecido no Monte Washington (New Hampshire) ) na tarde de 12 de abril de 1934.

A intensidade do incêndio florestal aumenta durante o dia. Por exemplo, as taxas de queima de toras fumegantes são até cinco vezes maiores durante o dia devido à baixa umidade, aumento da temperatura e aumento da velocidade do vento. A luz solar aquece o solo durante o dia e faz com que as correntes de ar viajem para cima e para baixo durante a noite, conforme a terra esfria. Os incêndios florestais são alimentados por esses ventos e frequentemente seguem as correntes de ar sobre colinas e vales. As operações de incêndios florestais nos Estados Unidos giram em torno de um dia de incêndio de 24 horas que começa às 10h por causa do aumento previsível de intensidade resultante do calor diurno.

No espaço

O vento solar é bastante diferente de um vento terrestre, pois sua origem é o Sol e é composto de partículas carregadas que escaparam da atmosfera solar. Semelhante ao vento solar, o vento planetário é composto de gases leves que escapam da atmosfera planetária. Durante longos períodos de tempo, o vento planetário pode mudar radicalmente a composição das atmosferas planetárias.

O vento mais rápido já registrado vem do disco de acreção do buraco negro IGR J17091-3624 . Sua velocidade é de 20.000.000 milhas por hora (32.000.000 km / h), que é 3% da velocidade da luz .

Vento planetário

Um possível futuro para a Terra devido ao vento planetário: Vênus

O vento hidrodinâmico na parte superior da atmosfera de um planeta permite que elementos químicos leves, como o hidrogênio, se movam até a exobase , o limite inferior da exosfera , onde os gases podem atingir a velocidade de escape , entrando no espaço sideral sem impactar outras partículas de gás . Este tipo de perda de gás de um planeta para o espaço é conhecido como vento planetário. Esse processo ao longo do tempo geológico faz com que planetas ricos em água, como a Terra, evoluam para planetas como Vênus . Além disso, planetas com atmosferas baixas mais quentes podem acelerar a taxa de perda de hidrogênio.

Vento solar

Em vez de ar, o vento solar é um fluxo de partículas carregadas - um plasma - ejetado da atmosfera superior do Sol a uma taxa de 400 quilômetros por segundo (890.000 mph). Ele consiste principalmente de elétrons e prótons com energias de cerca de 1 keV . O fluxo de partículas varia em temperatura e velocidade com o passar do tempo. Essas partículas conseguem escapar da gravidade do Sol , em parte por causa da alta temperatura da coroa , mas também por causa da alta energia cinética que as partículas ganham por meio de um processo que não é bem compreendido. O vento solar cria a Heliosfera , uma vasta bolha no meio interestelar em torno do Sistema Solar. Os planetas requerem grandes campos magnéticos para reduzir a ionização de sua atmosfera superior pelo vento solar. Outros fenômenos causados ​​pelo vento solar incluem tempestades geomagnéticas que podem derrubar as redes de energia na Terra, as auroras como a aurora boreal e as caudas de plasma dos cometas que sempre apontam para longe do sol.

Em outros planetas

Fortes ventos de 300 quilômetros por hora (190 mph) no topo das nuvens de Vênus circundam o planeta a cada quatro a cinco dias terrestres. Quando os pólos de Marte são expostos à luz do sol após o inverno, o CO 2 congelado sublima , criando ventos significativos que varrem os pólos a uma velocidade de 400 quilômetros por hora (250 mph), que subsequentemente transporta grandes quantidades de poeira e vapor de água sobre sua paisagem . Outros ventos marcianos resultaram em eventos de limpeza e redemoinhos de poeira . Em Júpiter , as velocidades do vento de 100 metros por segundo (220 mph) são comuns em jatos zonais. Os ventos de Saturno estão entre os mais rápidos do Sistema Solar. Os dados da Cassini-Huygens indicaram picos de ventos de leste de 375 metros por segundo (840 mph). Em Urano , as velocidades dos ventos do hemisfério norte chegam a 240 metros por segundo (540 mph) perto de 50 graus de latitude norte. No topo das nuvens de Netuno , os ventos predominantes variam em velocidade de 400 metros por segundo (890 mph) ao longo do equador a 250 metros por segundo (560 mph) nos pólos. Na latitude 70 ° S em Netuno, um jato de alta velocidade viaja a uma velocidade de 300 metros por segundo (670 mph). O vento mais rápido em qualquer planeta conhecido está em HD 80606 b, localizado a 190 anos-luz de distância, onde sopra a mais de 11.000 mph ou 5 km / s.

Veja também

Referências

links externos