E12 Composição e Estrutura Vertical

Tópico

A atmosfera terrestre é dividida em camadas definidas principalmente pela variação de temperatura com a altitude. A troposfera, que se estende da superfície até uma média de cerca de 12 km, apresenta uma diminuição de temperatura de aproximadamente 6,5 °C por quilômetro. Acima dela encontra-se a estratosfera, aproximadamente entre 12 e 50 km, onde a temperatura aumenta com a altitude principalmente devido à absorção da radiação ultravioleta pelo ozônio. Entre cerca de 50 e 80 km está a mesosfera, onde a temperatura volta a diminuir com a altitude, seguida pela termosfera. Esse perfil de temperatura alternado forma a base da estrutura vertical da atmosfera.

O limite entre a troposfera e a estratosfera é chamado de tropopausa. Sua altitude varia consideravelmente com a latitude: nos trópicos, pode estar localizada entre 16 e 18 km, enquanto nas regiões polares geralmente fica entre 8 e 10 km. Essa diferença reflete as condições térmicas e dinâmicas de cada região. A intensa convecção tropical eleva a tropopausa, enquanto o ar mais frio e estável das regiões polares a mantém em uma altitude mais baixa. Sua posição, portanto, resulta do equilíbrio entre processos radiativos e dinâmicos e pode variar quando esse equilíbrio se altera.

A estratosfera também possui uma circulação atmosférica em grande escala chamada circulação de Brewer-Dobson. O ar sobe principalmente nas regiões tropicais, move-se em direção a latitudes mais altas e, finalmente, desce nas regiões extratropicais e polares. Essa circulação está ligada a ondas atmosféricas geradas na troposfera que se propagam para a estratosfera e transferem momento para lá. Consequentemente, elas contribuem para impulsionar o movimento meridional do ar estratosférico. A circulação de Brewer-Dobson também desempenha um papel fundamental na distribuição do ozônio e de outros gases traço, transportando-os das regiões onde são produzidos e modificando sua distribuição global.

A interação entre as ondas atmosféricas e a estratosfera pode produzir episódios particularmente intensos conhecidos como eventos de aquecimento estratosférico. Durante esses eventos, a temperatura da estratosfera polar pode subir várias dezenas de graus em apenas alguns dias. Simultaneamente, o vórtice polar estratosférico, formado por fortes ventos que circulam em torno do polo durante o inverno, pode enfraquecer consideravelmente e, nos casos mais intensos, sofrer uma inversão na direção do vento.

As consequências desses fenômenos podem se propagar para as camadas mais baixas da atmosfera. O acoplamento entre a troposfera e a estratosfera, portanto, funciona em ambas as direções. De baixo, as ondas geradas na troposfera propagam-se para cima e influenciam a circulação estratosférica, incluindo a circulação de Brewer-Dobson e o vórtice polar. De cima, as perturbações produzidas na estratosfera podem, subsequentemente, propagar-se para a troposfera e modificar os padrões de circulação e pressão atmosférica por semanas.

Quando um evento de aquecimento repentino enfraquece severamente o vórtice polar, os efeitos subsequentes podem alterar os padrões de circulação associados ao Ártico e ao Atlântico Norte. Essas mudanças podem favorecer certas configurações atmosféricas que permitem a incursão de ar frio em algumas regiões de latitudes médias. Assim, existe uma conexão dinâmica pela qual perturbações originadas na troposfera afetam primeiro a estratosfera, e as modificações resultantes podem, subsequentemente, influenciar o clima próximo à superfície.

A estrutura vertical da atmosfera, portanto, não é uma simples sucessão de camadas independentes. A troposfera, a estratosfera e as regiões superiores formam um sistema dinamicamente conectado por meio da radiação, da circulação e da propagação de ondas. Uma perturbação gerada em uma camada pode ser transmitida verticalmente, modificar a circulação de outra e, subsequentemente, produzir efeitos a grandes distâncias e em escalas de tempo de dias ou semanas.

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