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Brasil

Como e porque as ondas se formam

Douglas Nemes, PhD

Para saber como e porque as ondas se formam, vamos entender a influência dos padrões de circulação atmosférica na formação dos ventos e, consequentemente, na formação de ondas.

As ondas que nós surfamos são consequência de um complexo sistema do nosso planeta, chamado de balanço de energia.

Por hora, saiba que a energia do sol não chega de forma homogênea no nosso planeta. No Equador, os raios do sol chegam ortogonais (ou perpendiculares) ao solo, sendo refletidos no mesmo ângulo de incidência para a atmosfera. Mas à medida que vamos em direção aos polos, os raios do sol ficam cada vez mais inclinados em relação a superfície do planeta, fazendo com que a reflexão da energia do sol já não fique concentrada nesse local. Já nos polos, os raios não atingem mais a superfície da Terra, a energia do sol passa paralela ao solo. 

A consequência disso é que temos mais energia (calor) acumulada no Equador do que nos polos. Então, a natureza tenta equilibrar essas diferenças térmicas e de energia e calor, gerando a circulação atmosférica. Chamamos isso de Balanço de Energia.

planeta terra e incidência de raios solares nele

Incidência de raios solares no planeta Terra

Se a superfície da Terra fosse somente água e o planeta estivesse parado, teríamos uma zona de calor no Equador, sendo caraterizada com ar bastante quente. Sabemos que o ar quente é menos denso do que o ar frio, ou seja, o ar quente é mais leve do que o ar frio. Isso faz com que o ar quente suba. Neste momento gera-se um sistema de baixa pressão atmosférica. Quando o ar sobe, ele encontra uma camada da atmosfera mais fria, cera de 3 a 10 km de altitude. Então, o ar quente é resfriado.

O ar frio é mais denso (ou seja, mais pesado) do que o ar quente. Nesse momento a natureza vai procurar um local onde o ar frio possa descer. Este local é onde há baixo calor/energia solar, nos polos. Nos polos o ar frio desce e, neste local é onde se formam sistemas de alta pressão atmosférica. Essa massa de ar frio que desce irá “empurrar” o ar adjacente superficial na direção da baixa pressão atmosférica, portanto na direção do equador.

Como consequência, geramos uma circulação atmosférica “global” idealizada. O ar sobe nas baixas pressões atmosféricas, lá no alto move-se para as altas pressões atmosféricas e, ao descer, move-se na superfície do planeta até as baixas pressões.

Este é o balanço de energia do Planeta: o ar frio vai em direção ao ar quente. A alta pressão atmosférica empurra o ar para a baixa pressão atmosférica. Dessa maneira, a natureza tenta equilibrar o calor e energia no Planeta.

padrão de circulação atmosférica globalZonas de alta pressão atmosférica (A) e zonas de baixa pressão atmosférica (B), a nível “global”. Setas vermelhas indicam ar quente e setas azuis indicam ar frio.

Mas o planeta move-se ao redor do sol, gira no seu eixo que, por consequência, geram-se vários fenômenos físicos que influenciam na mecânica dos fluidos. Mas além disso, tem a presença dos continentes, que são desproporcionais quanto à distribuição global e, menores do que a quantidade de água superficial. Tudo isso irá deformar os locais de gerações dos sistemas de pressões atmosféricas, bem como, definir a sua dinâmica ao longo da superfície da Terra.

Por hora, são formados centros de baixa pressão no Equador, alta pressão nas regiões subtropicais, baixa pressão na zona extratropical e alta pressão nos polos (veja na figura abaixo). Tudo isso é dinâmico, sazonal e define toda a distribuição superficial de chuvas, secas, florestas, desertos, ventos e claro: ONDAS.

células de circulação atmosférica

O encontro de duas células de Hadley (Hadley cell) bem como o encontro entre células de Ferrel (Ferrel cell) e polares (Polar cell) indicam zonas de baixa pressão. Já o encontro entre uma célula de Hadley e uma célula de Ferrel bem como o encontro de duas células polares indicam zonas de alta pressão.

O deslocamento/movimento do ar entre pressões atmosféricas alta e baixa é chamado de vento. Quanto maior for a diferença (gradiente de pressão atmosférica) de energia entre os centros de pressão alta e baixa, maior será a velocidade do vento.

 

Baixa pressão atmosférica de 946hPa (Hecto Pascal) e centro de alta pressão atmosférica de 1017 hPa formam pistas de ventos quando estão sobre o oceano.

Se o vento estiver na superfície do mar, haverá um atrito entre o vento e o oceano. A consequência disso será a transferência da energia do vento para o oceano, que vai formar as ondas. Quanto mais forte for o vento e, quanto mais tempo ele gerar atrito em grandes extensões do oceano (ou quanto maior for a pista de vento), maiores serão as ondas formadas. Essas grande extensões do oceano sobre as quais o vento sopra são chamadas de Pista de ventos.

Fisicamente, o tamanho das ondas formadas é proporcional ao quadrado da velocidade do vento. Desse modo, uma pequena falha na estimativa do vento para o campo de onda acarreta um grande erro nas estimativas de parâmetros de ondas. Modelos globais com maior resolução de malha numérica de cálculo são mais acurados, por outro lado, demandam mais capacidade computacional e, por fim, financeira.

A partir do conhecimento do balanço de energia no planeta, podemos entender a geração de ondas em todos os picos de surf! Podemos entender porque existem as temporadas de ondas, ou mesmo porque existem ressacas ou dias flat (dias em que o mar está liso ou sem ondas).

 

modelo de circulação atmosférica global

Modelo de Circulação atmosférica global com os principais padrões de ventos e pressões atmosféricas.

Do mesmo modo, podemos entender quais são os fenômenos atmosféricos capazes de gerar ondas para surfarmos: ciclones extratropicais, ciclones subtropicais, sistemas frontais e frentes frias, anticiclones, etc. Mas vamos deixar para falar sobre isso em outro momento.


Da esquerda pra direita: Ar frio descendo no polo e empurrado para altas latitudes; choque de ar frio com ar mais quente, gerando a frente polar; região subtropical com alta pressão atmosférica gerando os ventos alísios e, por fim; a zona de convergência intertropical do equador, que é onde o ar quente sobe. Ao encontrar as camadas frias da atmosfera superior ele condensa e gera chuva. O ar resfriado é levado até o polo (ou outra alta pressão) onde desce novamente. 

Por fim, podemos entender porque no lado Oeste dos continentes “rola” mais swell do que no lado Leste, devido ao movimento natural dos sistemas atmosféricos como uma “onda” de Oeste para Leste. Esta é a circulação geral atmosférica. Veja nos mapas abaixo:

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