Cartas sinóticas de superfície

A meteorologia sinótica é a parte da meteorologia que estuda os fenômenos de escala sinótica. O termo sinótico vem do grego synoptikos, que significa obter uma visão geral de um local. A imagem abaixo é do The Comet Program, da UCAR e mostra as principais escalas de tamanho da atmosfera. Na figura, podemos ver que na escala sinótica estão contidos fenômenos como ciclones tropicais (furacões), ciclones de um modo geral, sistemas frontais e linhas de instabilidade.

A escala sinótica abrange fenômenos que tem algumas centenas de km e que duram de alguns dias até 1 semana, aproximadamente.

Em um post recente sobre dust-devils (fenômeno da microescala), mostrei outra figura com as escalas de tamanho da atmosfera, que apresento novamente abaixo. Como a figura fez parte de minha formação como meteorologista e por ela estar em português, acho que ela pode melhorar ainda mais a a compreensão do que é a escala sinótica. Observe que furacões, algumas tempestades, frentes e centros de alta e baixa pressão estão inclusos no que é chamado escala sinótica.

Claro que não é possível traçar uma “linha” ou um limite, marcando quando termina a mesoescala e quanto começa a escala sinótica. Há fenômenos que estão mais ou menos aí “no meio” das duas escalas. Por exemplo, há tempestades ‘pequenas’, ou seja, que se enquadram melhor no que se define por mesoescala do que no que se define por escala sinótica. Vai do bom senso, da experiência e da observação do meteorologista.

Acredito que o termo sinótico seja mais conhecido pela expressão carta sinótica. Na carta sinótica, é possível observar os fenômenos de escala sinótica mencionados. E como essas cartas são feitas?

No passado, utilizava-se dados de observação de diversas estações meteorológicas, radiossondagens, bóias, navios, etc. Os dados de um determinado momento (por exemplo, as 00Z de um determinado dia) e de uma determinada altura (por exemplo, dados em superfície) eram todos anotados em suas correspondentes coordenadas geográficas em um dado mapa. O meteorologista experiente traçava as linhas entre essas observações, para encontrar as similaridades, como isotermas e isóbaras, por exemplo.

Dessa forma, era possível determinar a presença de sistemas frontais, ciclones extratropicais, linhas de instabilidade, etc. Ainda hoje é feito dessa maneira, com a diferença que há programas de computador que facilitam traçar as linhas da carta. Além disso, é possível usar dados de modelos meteorológicos e informações do satélite meteorológico para melhorar a carta.

A carta sinótica abaixo é de 12/05/2015, as 06Z. O horarío de Greenwich ou “hora Zulu” é sempre usado nessas cartas, não importando o fuso horário do local. Essa padronização facilita a interpretação por parte de toda a comunidade científica em qualquer lugar do mundo.

As carta sinótica acima foi traçada pela equipe de profissionais do INPE. A carta corresponde a um “retrato” da atmosfera no dia 12/05/2015, as 06Z. Utilizarei a imagem acima para descrever as principais características que vemos em uma carta sinótica.

A imagem trata-se de uma carta de superfície. As linhas amarelas correspondem às isóbaras (linhas de mesma pressão atmosférica) e o padrão é de que essa pressão seja o valor reduzido para o nível do mar. Dessa forma, exclui-se os efeitos da altitude. Tanto que na região onde ficam os Andes, não conseguimos ver as linhas de mesma pressão se reduzindo (o que seria natural de se ver, se não tivesse sido reduzida ao nível do mar). As linhas vermelhas e azuis tracejadas correspondem a linhas de espessura do geopotencial entre 1000hPa e 500hPa

A espessura do geopotencial representa a diferença de altura geopotencial entre duas superfícies de pressão constante. No caso, entre 1000hPa e 500hPa. Ou seja, apesar de ser uma carta de superfície, ela nos dá algumas “cenas dos próximos capítulos” sobre o que está acontecendo em níveis mais altos. Não vou dar detalhes sobre a definição de geopotencial (posso fazer isso em outro post), mas agora o que a gente precisa saber é que o ar se comporta mais ou menos como um gás ideal. Dessa forma, a distância vertical é proporcional ao volume sobre uma área específica da superfície. Sendo assim, a espessura entre esses dois níveis de pressão é proporcional a temperatura média do ar entre esses dois níveis. Dessa forma, valores baixos de espessura de geopotencial indicam que o ar daquela camada é relativamente mais frio.

Áreas em que o ar tende a subir e formar nebulosidade (áreas de baixa pressão) normalmente tem valores maiores de espessura de geopotencial. E áreas em que o ar tende a descer e dificultar a formação de nuvens normalmente possuem valores menores de espessura de geopotencial. Dessa forma, as linhas tracejadas vermelhas indicam valores de geopotencial comparativamente mais altos e linhas tracejadas azuis indicam valores de geopotencial comparativamente mais baixos.

Também podemos ver algumas letras e alguns símbolos. A letra A corresponde a uma região de Alta Pressão, ou área anti-ciclônica. A letra B corresponde a uma região de Baixa Pressão, ou área ciclônica. Nos Estados Unidos, utiliza-se as letras H e L, respectivamente (High Pressure e Low Pressure). Na minha opinião, deveria haver uma padronização no uso dessas letras, mas tudo bem.

Além das letras, vemos alguns símbolos que indicam frentes e outros que indicam áreas de instabilidade Uma frente é uma zona de separação entre duas massas de ar, ambas de características distintas. Os símbolos lembram “bandeirolas” e na verdade dependendo da cor e do formato desses símbolos temos um diferente tipo de frente.

Nesse post, não vou falar sobre cada uma das frentes e de suas características. Vou deixar isso para outro post. Vou continuar falando dos símbolos que aparecem nas cartas sinóticas de superfície. Observem também que na figura há uma “escadinha” azul ciano e outra laranja. O que elas são? Elas representam zonas de convergência, ou seja, áreas em que temos convergência de ventos em superfície e dessa forma temos levantamento forçado de ar. O levantamento forçado de ar favorece a formação de nuvens, então essas áreas com “escadinhas” são áreas onde predominam faixas de nebulosidade e pode haver a formação de tempestades.

A escadinha azul ciano é uma zona de convergência de umidade simples. Ela está associada a áreas de nebulosidade e com possibilidade de tempestades.

A escadinha laranja é a Zona de Convergência Intertropical. Seja qual for o período do ano, sempre vemos uma faixa de nuvens nas proximidades da linha do equador. Em alguns meses, essa faixa de nuvens está deslocada para o Hemisfério Sul, enquanto em outros meses, está deslocada para o Hemisfério Norte. Essa faixa persistente de nuvens é chamada de Zona de Convergência Intertropical (ZCIT) e é a região do planeta onde os ventos alíseos do Hemisfério Norte se encontram com os ventos alíseos do Hemisfério Sul. O encontro entre esses ventos – ou a convergência entre esses ventos- força a ascenção do ar quente e úmido da região, formando as nuvens deste cinturão. Essas nuvens são responsáveis pelas chuvas em regiões como o norte da Região Nordeste do Brasil e no norte da Região Norte do Brasil. Então é uma zona de convergência “especial”, climatologicamente falando. Falei um pouco mais sobre a ZCIT aqui.

Na carta sinótica que estamos analisando, não aparece a “escadinha verde“. Quando ela aparece, temos a representação zona de convergência muito famosa: a Zona de Convergência do Atlântico Sul, também conhecida como ZCAS. Esse fenômeno também é especial do ponto de vista climatológico e costuma acontecer na estação chuvosa (set-mar) da Região Sudeste, sul da Região Nordeste, Região Centro-Oeste e norte da Região Sul. Falei rapidamente sobre ZCAS nesse post.

Outras características que observamos em cartas sinóticas de superfície são as observações pontuais. São dados de aeroportos ou estações meteorológicas do horário daquela carta sinótica e que são simplificados usando um pequeno ícone. Nesse ícone, cada parte do desenho tem um significado, conforme bem explicado no próprio site do INPE:

Observem que há dois desenhos específicos, que indicam Tempo Presente e Tempo Passado. Na verdade, há uma tabela em que diversos símbolos sinóticos são utilizados para determinar condições meteorológicas:

Observe a bolinha da primeira coluna, indicando a quantidade de nebulosidade observada no local. Ao lado, na segunda coluna, a intensidade do vento indicada por “barbelas” (que são esses risquinhos na haste principal). O posicionamento da haste relativo a ‘rosa dos ventos’ indica a direção da onde o vento está indo. A quarta coluna indica cada símbolo usado para representar o Tempo Presente e o Tempo Passado.

Embora cada Instituto de Meteorologia possa mudar alguma coisinha na carta sinótica dependendo do seu idioma ou especificidades (como o A e o B de alta e baixa pressão que nos EUA são H e L, respectivamente), esses símbolos sinóticos não mudam! Eles são os mesmos em todos os países. No passado, quando não havia os modelos meteorológicos ou as imagens de satélite, eram apenas essas observações que norteavam o traçado das cartas sinóticas.

Imaginem agora receber essas informações pontuais de todas as estações meteorológicas da região de interesse para a criação da carta sinótica. Pois então, o INMET recebe de todas as estações de sua rede e de estações de outras redes. Recebe, por exemplo, dados da Estação Meteorológica do IAG também. Acontece que todos os dados tem que ser enviados seguindo um padrão chamado SYNOP. Não são enviados já no formato do “desenho”, porque isso seria difícil de um computador processar. Entretanto, a partir de uma mensagem que consiste em blocos de caracteres, fica fácil criar um programa que os interprete e crie essas imagens dos ícones das cartas sinóticas.

Mencionei as mensagens SYNOP rapidamente aqui, quando falei sobre fusos horários. A mensagem SYNOP é codificada, como no exemplo:

HEADING: SMBZ67 SBSP 260000
AAXX 26004
83004 32595 81406 10203 20191 39283 40171 51012 88600 333 10287 29077 55075=

Não é uma “codificação secreta” ou algo assim. Essa codificação é necessária para padronização e para deixar a informação o mais concisa e pequena possível. É também um padrão internacional. Para decodificar o exemplo acima, há esse manual usado por meteorologistas e técnicos aqui no Brasil, que é proveniente de materiais parecidos criados pela OMM (ou WMO). Esse manual por exemplo, é um dos disponíveis online para treinar técnicos e meteorologistas na criação e decodificação de mensagens SYNOP.

As duas primeiras linhas identificam que trata-se de uma mensagem SYNOP, a região, a data e o horário da mensagem. Isso porque a mensagem muitas vezes é mandada por e-mail, mensagem essa que não será interpretada por uma pessoa, mas automaticamente por um programa de computador. Na última linha, temos a mensagem que realmente “importa”. O primeiro bloco da última linha consiste na identificação perante a OMM da Estação Meteorológica que enviou a mensagem (o código 83004 corresponde a Estação Meteorológica do IAG-USP). O segundo bloco, com os números 32595 corresponde a ocorrência ou não de precipitação. No caso, o 3 significa que não está chovendo no momento da mensagem, o 2 também significa que não choveu, o 5 significa que a base das nuvens está entre 600m e 1000m (nuvens baixas), o 95 indica visibilidade de pelo menos 2km. Decodifiquei esses dois primeiros blocos apenas como exemplo, mas quem quiser entender a mensagem toda, basta ver nesse manual ou nesse outro, feito pelo Ministério da Defesa do Brasil.

Meteorologistas e técnicos que lidam com mensagem SYNOP no dia a dia acabam “decorando” mais ou menos as posições dos códigos, mas isso não é obrigatório. Os manuais sempre ficam na mesa de trabalho, para serem consultados. Além disso, atualmente há programas de computador que criam essas “tiras” de mensagem automaticamente e também as decodificam automaticamente, criando os ícones que aparecem nas cartas sinóticas.

Ou seja: a mensagem é decodificada e aparece nas cartas sinóticas como pequenos ícones com símbolos sinóticos, conforme indicado na figura anterior.

Há outras características encontradas em cartas sinóticas de superfície que não aparecem na carta sinótica de 12/05/2015 06Z que estava usando como exemplo. Por essa razão, fui no site do INPE e peguei uma carta sinótica mais recente, de 23/05/2015 06Z:

Na figura acima, vemos uns traços amarelos mais grossos, não-contínuos. Eles representam uma área que nós meteorologistas chamamos de cavado. É uma área de baixa pressão atmosférica mais “alongada” (ela não é fechadinha como o centro de baixa pressão indicado pela letra B). Essas áreas normalmente estão associadas com mudanças no tempo e com formação de nebulosidade e chuva. Normalmente quando tem cavado, ele é indicado nos mapas sinóticos, porque está associado com mudança no tempo.

Repare por exemplo no cavado indicado depois da longitude -30°W e que começa em -60°S. Repare que a linha pontilhada está “em cima” do alongamento das isóbaras (linhas amarelas finas, contínuas). Os meteorologistas indicam a presença de cavados a partir de prolongamentos como este.  É como se uma nova área de baixa pressão fechadinha quisesse se formar.

Observe que nem sempre é fácil encontrar os cavados. Eles são mais facilmente observados em latitudes médias e baixas e sobre o oceano.  Perto do Equador, fica mais difícil de encontrá-los, mas repare no cavado na costa da Bahia: as isóbaras (linha amarela fina, contínua) estão se prolongando na direção da menor pressão (linha de 1016hPa) para a de maior pressão (linha de 1020hPa). É como se uma pequena área de baixa pressão de centro 1016hPa quisesse se formar. Bom, áreas de baixa pressão não se formam tão perto do Equador, mas é como se quisesse se formar. Ah sim, esse cavado aí bem no litoral da Bahia tem tudo a ver com as chuvas intensas que tem atingido o litoral baiano nos últimos dias.

Com a carta sinótica traçada, o meteorologista consegue compreender onde os fenômenos estão localizados e conseguem dar um “panorama geral” das condições meteorológicas da área de interesse. Eu diria que a previsão do tempo do Jornal Nacional faz uma versão ultra-simplificada de uma carta sinótica. Não estou querendo que a Maria Julia Coutinho fale em espessura do geopotencial, mas eu gostaria que a análise apresentada fosse mais detalhada.

Além disso, apenas com a análise sinótica não é possível fazer a previsão do tempo. É necessário fazer uma análise de mesoescala também, para pegar as particularidades de cada região. O radar meteorológico, por exemplo, ajuda a fazer análises de mesoescala e de microescala também. Com uma análise sinótica não é possível “ver” os eventos que ocorrem fora dessa escala. Tempestades severas e tornados, por exemplo, ficam de fora!

É por isso que costumam achar que a moça do jornal não faz a previsão direito. Ora, ela só mostra uma análise sinótica bem simplificada. Não mostra cada município ou pelo menos cada macrorregião de um Estado. Hoje em dia, sites de empresas que fazem a previsão do tempo contam com um campo de busca em que é possível inserir o nome de sua cidade e conferir a previsão do tempo detalhada para aquele local específico (observe como exemplo o site do CPTEC-INPE). Para chegar nisso, começa-se primeiro na análise sinótica e depois vamos ‘descendo’ até chegar na mesoescala e em seguida na microescala. Temos até um nome para esse procedimento: downscaling. Na verdade o downscaling é um procedimento que pode variar dependendo do modelo meteorológico empregado, mas a ideia é a mesma em todos os casos: conseguir dados mais regionalizados e mais finos de uma simulação meteorológica de grade mais “grossa” (com espaçamento maior). É descer a escala, como a tradução do termo sugere. Ir do domínio da escala sinótica para o domínio da mesoescala e microescala.  Mais uma vez, isso é assunto para outro post (esse post está cheio de promessas rs).

Abaixo, a legenda detalhada usada pelo INPE em suas cartas sinóticas. Apesar de eu já ter mencionado um pouco de cada item da legenda, acredito que o resumo do CPTEC-INPE só tem a acrescentar e melhorar a compreensão:

Só que a atmosfera não se resume a superfície, já que a todo momento ocorrem trocas de energia, massa e momento entre a superfície e entre os níveis mais altos. Também criamos e estudamos cartas sinóticas de outras alturas. Inclusive observe que na figura acima há itens que eu não discuti ainda.  Aguarde os próximos posts para conhecê-los.

Fontes:

– Seção Didática do site da Estação Meteorológica do IAG-USP

– Apostila do curso de Introdução a Meteorologia, ministrado para os alunos do primeiro ano do Bacharelado em Meteorologia do IAG-USP

– Cartas sinópticas de superfície do INPE

– Geopotential Thickness, AMS

– Mais informações sobre downscaling, para o GCM

– Site sobre cartas sinóticas e previsão do tempo da BBC.

– Nomes literais dos Estados Brasileiros

– Tutorial sobre cartas sinóticas

– Slides de Meteorologia Sinótica

– A importância das cartas sinóticas

– Cartas Sinóticas

– Dica do Vinícius: esse link do Serviço Meteorológico Marinho, com cartas sinóticas feitas a mão.

Apelo (sim, precisa):

Pessoalmente, achei que esse post ficou muito bom. E como em tantos outros posts do Meteorópole, tive um trabalhão para fazer! Meu objetivo é divulgar a meteorologia e aprender enquanto escrevo. Eu gostaria de ganhar algum dinheiro com isso um dia, quem sabe, embora o boom dos blogs já tenha passado faz tempo. De qualquer maneira, seja educado e ético:

– Se achar algum erro, por favor, me comunique para que eu possa consertar;

– Se quiser usar esse material, POR FAVOR, diga que é de minha autoria. Não diga bom dia com o chapéu alheio! Estou cansada de tanto plágio na Internet. Não desmotive meu hobby.  E me avise que vai usá-lo. Ficarei bem contente em vê-lo sendo mencionado.

– Não tente ganhar dinheiro com o material dos outros, isso é muito feio e antiético. Depois quer lutar por um país melhor né?