E6 Ondas Atmosféricas - Internas e Gravíticas

Tópico

As ondas gravitacionais atmosféricas são perturbações que existem porque, no ar estratificado, a flutuabilidade atua como uma força restauradora: qualquer parcela de ar deslocada verticalmente de sua posição de equilíbrio sente essa flutuabilidade empurrando-a de volta, e esse movimento de vaivém entre o deslocamento e a força corretiva é o que produz a onda. As ondas gravitacionais atmosféricas existem tanto na troposfera quanto na estratosfera e são geradas de três maneiras diferentes: por convecção, pela topografia do terreno ou pelo ajuste geostrófico do fluxo. A frequência na qual essas ondas gravitacionais atmosféricas oscilam não pode assumir qualquer valor: ela é limitada entre a frequência de Coriolis, que marca o limite de baixa frequência, e a frequência de Brunt-Vaisälä, que marca o limite de alta frequência.

Uma das três maneiras pelas quais as ondas gravitacionais atmosféricas são geradas — pelo relevo do terreno — é através de ondas de montanha. Estas ocorrem quando o fluxo de ar horizontal encontra e é perturbado pela topografia. Se o fluxo que encontra a topografia for estável e de intensidade moderada, essa perturbação se distribui em dois tipos de ondas: algumas ondas de gravidade ficam aprisionadas perto da superfície, formando o que são chamadas de ondas de Lee, enquanto outras se propagam verticalmente para cima, afastando-se da montanha que as originou.

As ondas que se propagam verticalmente não mantêm uma amplitude constante: à medida que o ar se torna menos denso com a altitude, a amplitude da onda deve aumentar para conservar a mesma energia, até que essa amplitude cresça tanto que as superfícies isentrópicas que a onda está deformando acabem se dobrando sobre si mesmas. Nesse ponto, a onda se rompe e, ao se romper, deposita todo o momento que carregava naquela região da atmosfera. Esse depósito de momento é o que causa a frenagem das ondas de montanha, um efeito de frenagem que os modelos numéricos devem parametrizar e que desacelera os jatos de vento que cruzam essa mesma região.

Esse mesmo depósito de momento, multiplicado por todas as ondas de gravidade atmosféricas que se rompem em diferentes lugares e em diferentes altitudes, faz das ondas de gravidade atmosféricas o principal mecanismo de transporte de momento da troposfera para a estratosfera e mesosfera. Esse transporte de momento é crucial para o equilíbrio de momento da circulação média da atmosfera média: sem as ondas de gravidade atmosféricas depositando momento ao longo de suas rupturas, essa circulação média perderia uma parte essencial do que a mantém em equilíbrio.

Precisamente porque as ondas de gravidade atmosféricas são tão importantes para esse equilíbrio de momento, a incapacidade de representá-las com precisão em um modelo global é um problema sério: sua escala horizontal, entre dez e cem quilômetros, está abaixo da resolução típica dos modelos de previsão global, de modo que nenhum modelo global as resolve diretamente e todas precisam ser parametrizadas, da mesma forma que o efeito de frenagem das ondas de montanha ao se romperem é parametrizado. Assim, as ondas de gravidade atmosféricas — originadas da flutuabilidade que as restaura, gerada por convecção, orografia ou ajuste geostrófico, e capazes de se romper e depositar seu momento longe de sua origem — permanecem, apesar de seu pequeno tamanho, um componente indispensável do equilíbrio de momento de toda a atmosfera média.

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