Como se formam os furacões?



Figura 1 – Imagem feita usando material da NASA. Da esquerda para a direita: furacão Katia, Furacão Irma e Furacão José. Cortesia de Shutterstock

É extremamente raro termos 3 furacões ao mesmo tempo. Essa imagem foi destacada por vários meteorologistas ao longo da semana passada. Vários portais de notícia dos EUA destacaram a imagem, como Business Insider.

Quem me acompanha no Twitter sabe que eu tenho falado bastante sobre furacões, já que estamos em temporada de furacões para o Atlântico (que é entre junho e novembro). Além disso – e o que melhor explica minha insistência no assunto – , tivemos duas tempestades que oscilaram entre categoria 4 e 5 que foram os furacões Harvey e Irma.

Vendo meus arquivos aqui do Meteorópole, percebi que escrevi um texto sobre como se formam os tornados, mas eu nunca escrevi um texto explicando como se formam os furacões (embora tenha mencionado o processo de gênese em vários posts que já escrevi no blog e que vou linkar ao longo do texto). Sendo assim, decidi resumir tudo e finalmente escrever um texto mais direto sobre a formação de furacões.

Furacão e tornado são fenômenos completamente diferentes!

Bom, como mencionei tornado no parágrafo acima e eu morro de medo de confundir as pessoas, precisamos deixar claro que são fenômenos completamente diferentes. E eu fiz isso quando escrevi esse post. Os dois fenômenos se formam de maneira diferente e possuem escala de tamanho diferente.

E já que estamos falando em nomes, é preciso deixar claro que furacão e tufão são sinônimos. São na verdade designações regionais para a mesma coisa que em termos técnicos chamamos de ciclones tropicais. E eu também falei sobre essa questão dos nomes nesse post.

Finalmente: como se formam os furacões?

Figura 2 – veja descrição no parágrafo a seguir

A figura acima foi obtida a partir do site do NHC (National Hurricane Center), órgão da NOAA (National Oceanic and Atmospheric Admnistration). A NOAA é um órgão norte-americano que seria similar ao nosso INMET (Instituto Nacional de Meteorologia): ou seja, é um órgão de nível nacional que cuida das atividades relacionadas com a Meteorologia. O NHC por sua vez seria um departamento especializado em furacões e a existência desse tipo de departamento nos EUA é de inquestionável necessidade, já que os furacões são responsáveis por prejuízos de bilhões de dólares anualmente. Além é claro, das mortes em consequências dessas tormentas, o que é evidentemente inestimável.

A figura acima foi obtida no dia 11 de setembro de 2017, por volta das 16h00min (horário de Brasília). Nela podemos ver o Irma que a essa altura já havia perdido o ‘status’ de furacão (e foi rebaixado a uma tempestade tropical), o furacão José (que ainda não havia atingido nenhuma ilha ou costa) e vemos também um X em amarelo,  que representa uma área de probabilidade de até 40% de desenvolvimento de uma depressão tropical (que pode vir a se transformar em um furacão). Aproveito essa figura do NHC para falarmos sobre os estágios de desenvolvimento de um furacão e assim falarmos sobre seu nascimento e sobre seu “ciclo de vida”.

Umidade nos trópicos

Os trópicos são em média mais quentes e úmidos pois a Terra recebe mais energia solar nessa faixa do planeta. No entanto, o fato de os trópicos serem mais quentes e úmidos não afeta somente os trópicos: essa energia adicional precisa ser redistribuída de alguma maneira.

Figura 3 – Furacões redistribuem calor e umidade na medida que a umidade é transportada da superfície do oceano para a atmosfera. Os ventos redistribuem esse calor e essa umidade. A energia é dissipada quando o furacão atinge uma área continental, porém falaremos disso ao longo do texto. Imagem de Environment and Climate Change – Canadá.

A umidade e o calor sobre os oceanos tropicais são o ingrediente necessário para que os ciclones tropicais se forme. Um ciclone tropical (nome técnico de furacão ou tufão) possui um centro de baixa pressão bem definido e acompanha tempestades com chuvas torrenciais.  A intensidade de um ciclone tropical pode variar bastante, conforme discuti a respeito da Escala Saffir-Simpson no post sobre o Furacão Harvey. Além dos ventos intensos (que discuti quando falei da Escala Saffir-Simpson) assusta também o total de chuva durante um furacão: taxas de 25-50mm/h não são incomuns durante essas tempestades e essas taxas correspondem a chuva intensa.

E claro, além dos ventos e da chuva intensa, temos também o fenômeno de maré de tempestade, que podem produzir ondas intensas. Sobre esse assunto, eu teria que escrever um outro post, mas mencionei para que vocês tenham uma ideia dos outros fenômenos que acompanham o ‘pacote furacão’.

Furacão não é “algo recente”. Conforme mencionei nesse post, na mitologia maia há um deus chamado Huracán, que está associado com tormentas e até participou a criação do mundo de acordo com o criacionismo maia.

A palavra furacão, usada no Atlântico norte e no Pacífico nordeste provavelmete é originada do nome de um deus maia chamado Huracán. Assim em inglês, furacão é  hurricane e em espanhol, huracán. Uma outra possibilidade para a origem do nome furacão vem da mitologia nórdica: Hyrrokkin, um gigante a quem foi designada a tarefa de empurrar um barco com o corpo do deus Balder, que era muito pesado para que os deuses pudessem carregar. {x}

Figura 4 – descrição acima

Pintura ilustrando a história da criação do mundo, segundo a mitologia Maia. O deus Huracan participou da criação {x}

Áreas de “oportunidade” para o surgimento de furacões

Uma das condições necessárias para que um furacão se desenvolva é que já exista próximo a superfície uma área de baixa pressão ou uma região de convergência. Essas áreas precisam ser quentes e úmidas e climatologicamente nós já conhecemos essas áreas, pois com a melhoria dos métodos de observação da atmosfera (principalmente com o surgimento de satélites meteorológicos) pudemos ter dados de várias regiões do globo ao longo de vários anos e assim chegar a algumas conclusões.

As ondas tropicais (ou ondas de leste) são especialmente importantes para a formação dos furacões. As ondas de leste se deslocam de leste para oeste pelo Atlântico Tropical através dos ventos alíseos (trade winds). As ondas tropicais são uma região alongada de relativa baixa pressão atmosférica (chamamos de cavado). Uma região de baixa pressão é uma região onde tipicamente temos movimento ascendente de ar (o ar sobe), o que favorece a formação de nuvens.

Figura 5 – Imagem mostrando as regiões onde temos os distúrbios chamados ondas tropicais. Podemos observar essa região indo da costa da África até o Caribe. Fonte: Wikimedia Commons

Estima-se que cerca de 60% dos furacões mais intensos se formam a partir das ondas tropicais (e 85% dos mais intensos, ou seja, Categoria 3 ou superior){x}{x}{x}. Dessa maneira, o estudo dessas regiões é de extrema importância.

Em algumas situações, um ciclone tropical pode se dissipar e voltar a ser uma onda tropical e isso normalmente ocorre quando o cisalhamento dos ventos em níveis mais altos é muito grande. E caso as condições de cisalhamento quem ideais (pouco cisalhamento do vento), a tempestade pode se re-organizar.

Se uma onda tropical estiver se movendo rapidamente, poderá ventos com força comparável a de uma tempestade tropical, porém não é considerada uma tempestade tropical, a menos que tenha uma circulação fechada (que é aquele formato arredondado, característico, pouco antes de formar o olho do furacão). Um exemplo disso foi o Furacão Claudette em 2003, onde a onda original apresentava ventos de 72 km/h antes de desenvolver uma circulação característica.

Eu vou me concentrar nos ciclones tropicais do Atlântico (furacões) nesse post, mas o que vocês precisam saber é que para formar um furacão é necessário ter um distúrbio prévio e para o caso do Atlântico, esse distúrbio é chamado de ondas de leste ou ondas tropicais.

Outra coisa que precisamos chamar a atenção é que essas ondas tropicais precisam estar sobre o oceano para dar a oportunidade de um furacão se formar. O combustível para a geração daquela enorme massa de nuvens é a evaporação da água do mar (calor latente) que permite que as massas de ar úmido e quente subam e condensem, formando as nuvens.

Levando em conta esses fatores, os meteorologistas conseguem prever as áreas onde os furacões podem começar a nascer. Observe por exemplo o X amarelo na Figura 2. Essa região oferece essas condições: ondas tropicais e água do mar quente. E por essa razão, os meteorologistas já ficam “de olho” nessa área pois há a probabilidade do desenvolvimento de furacões nela.

É necessário ressaltar que as ondas de leste (ondas tropicais) se deslocam de leste para oeste. Como vocês verão a seguir, entender que existe esse deslocamento é importante para compreender como os furacões se deslocam.

Distúrbio/perturbação tropical 

Ok, agora que já sabemos como identificar as regiões onde um furacão pode se desenvolver, vamos entender os estágios do furacão. O primeiro deles é a Perturbação Tropical.

Quando na região identificada por um X (figura 2) começam a surgir tempestades, aí a coisa fica mais séria e deve-se prestar ainda mais atenção. De acordo com as definições do NHC, se essa área de tempestade já tem mais de 24h de duração, já pode ganhar o status de perturbação tropical. Repare na imagem abaixo que a perturbação tropical já tem uma carinha de furacão, mas ainda não tem o olho característico.

Figura 6 – Imagem mostrando uma típica pertubação tropical. Fonte: NOAA

Nem toda perturbação tropical torna-se furacão. Muitas vezes ela se desloca para o continente e perde força ou se desloca para águas mais frias. No entanto, as chuvas torrenciais associadas a ela podem ser motivo de transtorno.

É necessário perceber que as ondas de leste se deslocam (lembrem, a Terra faz o movimento de rotação e carrega tudo com ela) e o distúrbio provocado por elas se desloca junto. Assim, a perturbação tropical, a tempestade tropical ou o furacão vão se deslocando com as ondas de leste. Usando modelos computacionais que descrevem a física da atmosfera é possível prever a trajetória dos furacões usando como base o deslocamento das ondas de leste.

Depressão tropical

Conforme os ventos vão se fortalecendo e uma rotação vai se desenvolvendo, uma perturbação tropical pode se tornar uma depressão tropical. Os ventos precisam estar acima de 37 km/h para que ganhe o status de depressão tropical. A depressão tropical ganha um número e só vai ganhar o famoso nome se tornar-se tempestade tropical, como veremos as seguir.

Tempestade tropical

Se os ventos se fortalecerem e conseguirem manter-se a uma velocidade superior a 63km/h, o NHC promove a depressão tropical e ela passa a se chamar tempestade tropical. Tempestades tropicais já tem um nome, de acordo com as listas estabelecidas pelo NHC (eu falei sobre os nomes nesse post).

Analisando apenas as imagens de satélite muitas vezes não dá para distinguir entre uma perturbação tropical, depressão tropical e uma tempestade tropical, o que vai nos ajudar a determinar o estágio de desenvolvimento são informações sobre a velocidade do vento, obtidas a partir de radares meteorológicos, por exemplo. Claro que meteorologistas operacionais treinados poderão ter uma boa ideia apenas vendo a imagem de satélite, pois vão observar indícios da organização da tempestade. Um furacão é bem característico e bem organizado, possuindo um ‘olho’ (falaremos disso adiante). E quanto mais próximo desse formato, mais adiantada e mais próximo do status de furacão o fenômeno está .

Figura 7 – Tempestade tropical Franklin (2005). Fonte: Wikimedia Commons

Furacão

Depois de todos os estágios mencionados, temos finalmente o furacão.

O furacão é o mais fácil de ser identificado a partir de uma imagem de satélite: basta ter o olho característico. O olho é uma região aproximadamente circular, com diâmetro entre 20km e 60km. No caso do recente Furacão Irma, chamou a atenção a imagem de satélite que indicava o momento em que o olho do furacão passava sobre a Ilha de Barbuda: o olho do Furacão Irma tinha tamanho comparável ao da Ilha de Barbuda:

Figura 8 – Ilha de Barbado dentro do olho do Furacão Irma. Imagem de 6 de setembro de 2017. UNIVERSITY OF WISCONSIN/CIMSS. Mashable

O olho do furacão é o centro da tempestade: é onde a pressão atmosférica é menor, podendo ser até 15% menor do que nas extremidades da tempestade e em termos de pressão, essa variação é muito considerável.

Em furacões intensos, o olho é caracterizado por céu claro (ou quase claro, com poucas nuvens) e ventos moderados, todo rodeado por uma parede de nuvens muito alta e simétrica.

Normalmente, quanto mais intenso o furacão, mais circular será o seu olho. O olho poderá ser oblongo e irregular em furacões de categoria 1 ou 2. Lembrando que falei sobre as categorias que definem a intensidade do furacão (Escala Saffir-Simpson) nesse post. Ou seja, um olho menos regular ou longo poderá significar um furacão fraco ou em processo de enfraquecimento.

Dependendo do tamanho do olho do furacão, podem ocorrer ciclos de reposição da parede do olho. Eu aprendi sobre esses ciclos recentemente, com meu amigo e colega meteorologista Felipe Vemado e vou falar rapidamente sobre isso, usando um pouco das próprias palavras do Felipe.

Esses ciclos ocorrem naturalmente em ciclones tropicais intensos (categoria 3 ou superior). Quando os ciclones tropicais atingem o limiar dessa intensidade e a parede do olho se contrai, algumas colunas de nuvens externas podem reforçar-se. Sobre essas colunas de nuvens externas, observe a Figura 9 que mostra a estrutura de um furacão. Em seu centro, temos o olho e a sua volta, temos essas colunas de nuvens mais externas das quais me refiro:

Figura 9- Estrutura de um furacão evidenciando o olho. Fonte: Wikimedia Commons

Com essas colunas de nuvens externas se reforçando, poderemos organizar um “anel” de trovoadas, ou seja, um “anel” em torno do furacão com tempestades bem intensas. Esse anel se move lentamente em direção ao centro do furacão e acaba roubando umidade e momento angular da parede mais interna de nuvens (que é a parede do olho do furacão). Uma vez que os ventos mais fortes localizam-se na parede do olho do ciclone tropical, o furacão normalmente se enfraquece durante essa fase, uma vez que a parede interna sofre um chacoalhão. Consequentemente, a parede do olho externa substitui completamente a interna o furacão pode intensificar novamente.

A descoberta desse processo foi parcialmente responsável pelo fim do Projeto Stormfury, que tinha como um dos objetivos a modificação de furacões através da semeadura das nuvens  fora da parede do olho do furacão. Quando descobriu-se que as paredes do olho modificavam-se através do processo natural mencionado no parágrafo anterior, o projeto foi abandonado.

Quase todo furacão grande passar por esses ciclos de reposição da parede do olho. Esses ciclos são em parte responsáveis pelas flutuações na intensidade do furacão. O Furacão Harvey, por exemplo, oscilou muitas vezes entre categoria 3-5 e parte do motivo são esses ciclos de reposição.

Um furacão pode ter mais de um olho. Observe a Figura 9 e perceba que temos ‘anéis’ de nuvens e há um espaço entre um anel e outro. Dependendo do desenvolvimento do furacão, esses espaços podem desenvolver mais um olho, porém isso é raro. A Figura 11 mostra o Furacão Wilma, que tinha dois olhos detectáveis por imagens de satélite.

Figura 10: Essa imagem do furacão Irma feita a partir de um avião (mais detalhes aqui) mostra esses “anéis” que mencionei no texto e que mostrei na Figura 9. Fonte: Daily Mail
Figura 11: Furacão Wilma (25 de outubro de 2005): um dos casos raros de furacão com mais de um olho. Fonte: NOAA/GOES

Quando os furacões atingem grandes massas de terra (normalmente áreas continentais), eles perdem sua energia (evaporação da água do mar mais quente) e vão gradualmente se dissipando. Voltam a ser uma tempestade tropical, depois voltam a ser depressão tropical e aos poucos o céu vai ficando limpo, restando apenas o rastro de destruição deixado pelo fenômeno.

Resumo

Os furacões nascem nas águas quentes do Atlântico Tropical onde também temos a essencial presença de distúrbios atmosféricos chamados de ondas tropicais, que são regiões de pressão do ar mais baixa que as vizinhanças e isso favorece que o ar suba para formar nuvens.

As águas quentes do oceano fornecem o combustível do furacão: a evaporação da água do mar com consequente liberação de calor latente. É o que o furacão precisa para sobreviver, além de uma região com fraco cisalhamento do vento.

Os furacões vão se deslocando de leste para oeste, sempre acompanhando regiões de águas mais quentes. O Golfo do México é uma região de águas mais quentes, e sabemos isso graças aos dados meteorológicos e oceanográficos da região. Os satélites meteorológicos permitiram inclusive que pudéssemos monitorar a temperatura da água do mar em grande escala.

E por falar em satélites meteorológicos, eles são hoje essenciais para que possamos acompanhar o desenvolvimento e o deslocamento dos furacões. Além dos satélites meteorológicos, os radares e as estações meteorológicas das áreas costeiras ajudam a monitorá-los. Esses dados são aliados a modelos de previsão do tempo que ajudam a prever com muita antecedência para onde essas imensas e muitas vezes catastróficas tempestades se deslocarão. Isso permite que vidas sejam salvas e prejuízos sejam diminuídos.

Bibliografia

Além de todos os links citados ao longo do texto, recomendo: