Meio ambiente

Revolucionando as previsões meteorológicas: cientistas decifram o gargalo da formação de chuva

Santiago Ferreira

Um estudo feito por pesquisadores do NSF NCAR mostra que a turbulência acelera significativamente a formação de chuva nas nuvens, com base em simulações avançadas e dados de uma campanha de campo da NASA. Esta descoberta é crucial para melhorar as previsões de tempo e clima.

Novas descobertas têm o potencial de aprimorar modelos de computador usados ​​para previsão do tempo e do clima.

Por décadas, cientistas têm buscado desvendar a sequência intrincada e enigmática de eventos que permitem que pequenas gotículas nas nuvens cresçam o suficiente para cair no chão. Obter uma compreensão mais profunda desse processo, conhecido como “gargalo de formação de chuva”, é crucial para aprimorar simulações de modelos de computador de clima e tempo, o que, por sua vez, leva a previsões mais precisas.

Agora, uma equipe de pesquisa liderada por cientistas do Centro Nacional de Pesquisa Atmosférica da Fundação Nacional de Ciências dos EUA (NSF NCAR) descobriu que os movimentos turbulentos do ar nas nuvens desempenham um papel fundamental no crescimento de gotículas e no início da chuva.

Os pesquisadores aplicaram modelagem computacional avançada a observações detalhadas de gotículas em nuvens cúmulos que foram tiradas durante uma NASA campanha de campo. Isso permitiu que eles rastreassem os impactos da turbulência em gotículas embrionárias que eventualmente se fundem em gotas de chuva.

“Esta pesquisa mostra que os efeitos turbulentos na coalescência das gotas são críticos para a evolução dos tamanhos das gotas e o início da chuva”, disse o cientista do NSF NCAR Kamal Kant Chandrakar, o autor principal. “A turbulência nas nuvens cúmulos acelera substancialmente a precipitação e leva a quantidades muito maiores de chuva.”

Chandrakar e seus colegas descobriram que a chuva se formou cerca de 20 minutos antes em simulações de computador com turbulência do que em simulações de computador sem turbulência. A massa de água da chuva foi mais de sete vezes maior em simulações que incluíam turbulência.

O estudo foi publicado na revista Anais da Academia Nacional de Ciências. Foi financiado pela NASA, pelo Departamento de Energia dos EUA e pela NSF.

De pequenas gotas de água à chuva

O processo de chuva começa quando pequenas gotículas de água nas nuvens se condensam em torno de partículas microscópicas de poeira, sal ou outros materiais, que são chamadas de núcleos de condensação de nuvens (CCN). À medida que milhões de gotículas colidem umas com as outras, elas se fundem em gotículas maiores que eventualmente se tornam pesadas o suficiente para cair da nuvem.

A formação de gotas de chuva pode variar sob diferentes condições, como a distribuição de diferentes tamanhos de gotas de nuvem, bem como outros fatores, como movimentos turbulentos e as propriedades das partículas na nuvem.

Representar esse processo corretamente em modelos computacionais de eventos climáticos e do sistema climático é vital para melhorar a confiabilidade desses modelos. A coalescência de gotículas de água é importante não apenas para prever com precisão a precipitação, mas também para entender melhor a evolução das nuvens e a extensão em que elas refletem o calor de volta para o espaço, afetando assim as temperaturas.

Para descobrir o início da precipitação, Chandrakar e seus colegas recorreram a observações de distribuições de tamanho de gotas feitas por aeronaves de pesquisa que voaram em direção a nuvens cúmulos congestos durante uma campanha de campo da NASA em 2019, o Experimento de Processos de Nuvem, Aerossol e Monção nas Filipinas (CAMP2Ex).

Usando um modelo de computador especializado, a equipe de pesquisa desenvolveu uma série de simulações de alta resolução para recriar as condições das nuvens observadas durante a campanha e ver como as gotículas se fundiram com diferentes fluxos turbulentos.

As simulações demonstraram o papel fundamental da turbulência tanto no momento quanto na extensão da precipitação. Elas também indicaram que a presença de grandes CCN, que tem sido o foco de algumas teorias de formação de chuva, não poderia explicar os tamanhos observados e a evolução das gotículas. Nas simulações com grandes CCN e pouca turbulência, a coalescência das gotículas ocorreu mais lentamente e gerou menos chuva.

“O desenvolvimento da chuva é fundamental para as nuvens, o clima e todo o sistema climático”, disse Chandrakar. “Uma melhor compreensão desse processo pode apontar o caminho para melhorias significativas em nossos modelos de computador e, finalmente, em previsões do tempo e projeções climáticas que ajudam a proteger a sociedade.”

Este material é baseado no trabalho apoiado pelo NSF National Center for Atmospheric Research, uma importante instalação patrocinada pela US National Science Foundation e gerenciada pela University Corporation for Atmospheric Research.

Santiago Ferreira é o diretor do portal Naturlink e um ardente defensor do ambiente e da conservação da natureza. Com formação académica na área das Ciências Ambientais, Santiago tem dedicado a maior parte da sua carreira profissional à pesquisa e educação ambiental. O seu profundo conhecimento e paixão pelo ambiente levaram-no a assumir a liderança do Naturlink, onde tem sido fundamental na direção da equipa de especialistas, na seleção do conteúdo apresentado e na construção de pontes entre a comunidade online e o mundo natural.

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