Área de baixa pressão

Em meteorologia, uma área de baixa pressão, área baixa ou baixa é uma região onde a pressão atmosférica é menor do que a das localidades vizinhas. Os sistemas de baixa pressão se formam sob áreas de divergência do vento que ocorrem nos níveis superiores da atmosfera. O processo de formação de uma área de baixa pressão é conhecido como ciclogênese.^[1] No campo da meteorologia, a divergência atmosférica no alto ocorre em duas áreas. A primeira área está no lado leste dos vales superiores, que formam a metade de uma onda de Rossby dentro dos ventos do oeste (uma crista com grande comprimento de onda que se estende pela troposfera).^[1] Uma segunda área de divergência do vento no alto ocorre à frente dos cristas de ondas curtas embutidas, que são de comprimento de onda menor. Ventos divergentes no alto à frente dessas depressões causam elevação atmosférica na troposfera abaixo, o que reduz as pressões na superfície, pois o movimento ascendente neutraliza parcialmente a força da gravidade.

Uma área de baixa pressão é comumente associada a clima inclemente,^[2][3] enquanto uma área de alta pressão está associada a ventos fracos e céu limpo.^[4]

As baixas térmicas formam-se devido ao aquecimento localizado causado pela maior insolação sobre desertos e outras massas de terra. Como as áreas localizadas de ar quente são menos densas do que seus arredores, esse ar mais quente sobe, o que diminui a pressão atmosférica perto daquela parte da superfície da Terra. Baixas térmicas em grande escala nos continentes ajudam a impulsionar as circulações das monções. As áreas de baixa pressão também podem se formar devido à atividade organizada da tempestade sobre a água quente. Quando isso ocorre nos trópicos em conjunto com a Zona de convergência intertropical, é conhecido como Cavado de monção. Os cavados das monções atingem a sua extensão ao norte em agosto e a sua extensão ao sul em fevereiro. Quando uma baixa convectiva adquire uma circulação bem quente nos trópicos, é denominado ciclone tropical. Os ciclones tropicais podem se formar durante qualquer mês do ano globalmente, mas podem ocorrer no hemisfério norte ou sul durante dezembro.

A elevação atmosférica também geralmente produz cobertura de nuvens por meio do resfriamento adiabático, uma vez que o ar se torna saturado à medida que sobe, embora a área de baixa pressão normalmente traga céus nublados, que agem para minimizar os extremos diurnos de temperatura. Como as nuvens refletem a luz do sol, a irradiação solar de ondas curtas que chega diminui, o que causa temperaturas mais baixas durante o dia. À noite, o efeito de absorção das nuvens na radiação de onda longa que sai, como a energia térmica da superfície, permite baixas temperaturas diurnas mais quentes em todas as estações. Quanto mais forte for a área de baixa pressão, mais fortes serão os ventos experimentados nas proximidades. Globalmente, os sistemas de baixa pressão estão mais frequentemente localizados no planalto tibetano e a sotavento das montanhas rochosas. Na Europa (particularmente nas Ilhas Britânicas e na Holanda), os sistemas climáticos recorrentes de baixa pressão são normalmente conhecidos como "níveis baixos".

A ciclogênese é o desenvolvimento e fortalecimento das circulações ciclônicas, ou áreas de baixa pressão, na atmosfera.^[5] A ciclogênese é o oposto da cyclolysis, e possui um anticiclônico (sistema de alta pressão) equivalente que trata da formação de áreas de alta pressão - a anticiclogênese.^[1][6] Ciclogênese é um termo genérico para vários processos diferentes, os quais resultam no desenvolvimento de algum tipo de ciclone. Os meteorologistas usam o termo "ciclone" onde sistemas de pressão circular fluem na direção da rotação da Terra,^[7][8] que normalmente coincide com áreas de baixa pressão.^[9][10] Os maiores sistemas de baixa pressão são ciclones polares de núcleo frio e ciclones extratropicais que estão na escala sinótica.^[1] Ciclones de núcleo quente, como ciclones tropicais, mesociclones e baixas polares encontram-se dentro da mesoescala menor. Os ciclones subtropicais são de tamanho médio.^[11][12] A ciclogênese pode ocorrer em várias escalas, desde a microescala até a escala sinótica. Os vales em escala maior, também chamados de ondas de Rossby, são sinóticos em escala.^[13] Os cavados de ondas curtas embutidas no fluxo em torno dos cavados de maior escala são menores em escala ou mesoescala na natureza.^[14] Tanto as ondas de Rossby quanto as ondas curtas embutidas no fluxo ao redor das ondas de Rossby migram para o equador dos ciclones polares localizados nos hemisférios norte e sul.^[15] Todos compartilham um aspecto importante, o do movimento vertical ascendente dentro da troposfera. Esses movimentos ascendentes diminuem a massa das colunas atmosféricas locais de ar, o que diminui a pressão superficial.^[16]

Ciclones extratropicais se formam como ondas ao longo das frentes meteorológicas devido à passagem de ondas curtas no alto ou jato de nível superior antes de ocluir posteriormente em seu ciclo de vida como ciclones de núcleo frio.^{[17][18][19][20]} Baixas polares são sistemas de baixa pressão atmosférica de curta duração e pequena escala que ocorrem nas áreas oceânicas em direção aos pólos da frente polar principal nos hemisférios norte e sul. Eles são parte de uma classe maior de sistemas climáticos de mesoescala. Baixas polares podem ser difíceis de detectar usando relatórios meteorológicos convencionais e são um perigo para operações em alta latitude, como transporte e plataformas de gás e petróleo. Eles são sistemas vigorosos que têm ventos próximos à superfície de pelo menos 17 m/s (38 mph).^[21]

Os ciclones tropicais formam-se devido ao calor latente impulsionado pela atividade significativa de tempestades e são de núcleo quente com circulações bem definidas.^[22] Certos critérios precisam ser cumpridos para a sua formação. Na maioria das situações, temperaturas da água de pelo menos 26.5 °C (79.7 °F) são necessários até uma profundidade de pelo menos 50 m (160 ft);^[23] águas com essa temperatura tornam a atmosfera superficial instável o suficiente para sustentar convecção e tempestades.^[24] Outro fator é o arrefecimento rápido com altura, que permite a liberação do calor de condensação que alimenta um ciclone tropical.^[23] É necessária alta humidade, especialmente na troposfera inferior a média; quando há muita umidade na atmosfera, as condições são mais favoráveis para o desenvolvimento de distúrbios.^[23] São necessárias baixas quantidades de cisalhamento do vento, já que o cisalhamento alto atrapalha a circulação da tempestade.^[23] Por último, um ciclone tropical formativo precisa de um sistema preexistente de clima perturbado, embora sem uma circulação não ocorra nenhum desenvolvimento ciclônico.^[23] Os mesociclones se formam como ciclones de núcleo quente sobre a terra e podem levar à formação de tornados.^[25] As trombas d'água também podem se formar a partir de mesociclones, mas desenvolvem-se mais frequentemente em ambientes de alta instabilidade e baixo cisalhamento vertical do vento.^[26]

Nos desertos, a falta de humidade do solo e das plantas que normalmente forneceria o arrefecimento evaporativo pode levar a um aquecimento solar intenso e rápido das camadas inferiores de ar. O ar quente é menos denso do que o ar frio circundante. Isso, combinado com o aumento do ar quente, resulta em uma área de baixa pressão chamada baixa térmica.^[27] As circulações das monções são causadas por baixas térmicas que se formam em grandes áreas de terra e a sua força é impulsionada pela forma como a terra aquece mais rapidamente do que o oceano próximo. Isso gera um vento constante soprando em direção à terra, trazendo o ar húmido próximo à superfície sobre os oceanos.^[28] Chuvas semelhantes são causadas pelo ar húmido do oceano sendo levantado pelas montanhas,^[29] aquecimento da superfície,^[30] convergência na superfície,^[31] divergência no alto, ou de vazões produzidas por tempestades na superfície.^[32] No entanto, o levantamento ocorre, o ar arrefece devido à expansão na pressão mais baixa, que por sua vez produz condensação. No inverno, a terra arrefece rapidamente, mas o oceano mantém o calor por mais tempo devido ao seu calor específico mais alto. O ar quente sobe sobre o oceano, criando uma área de baixa pressão e uma brisa da terra ao oceano, enquanto uma grande área de secagem de alta pressão se forma sobre a terra, aumentada pelo arrefecimento do inverno.^[28] As monções assemelham-se às brisas marítimas e terrestres, termos geralmente referindo-se ao ciclo diurno (diário) de circulação localizado perto das linhas costeiras, mas são muito maiores em escala - também mais fortes e sazonais.^[33]

Grandes ciclones polares ajudam a determinar o direcionamento dos sistemas que se movem pelas latitudes médias, ao sul do Ártico e ao norte da Antártica. A oscilação do Ártico fornece um índice usado para medir a magnitude desse efeito no Hemisfério Norte.^[34] Ciclones extratropicais tendem a se formar a leste de posições de valas climatológicas no alto, perto da costa leste dos continentes, ou lado oeste dos oceanos.^[35] Um estudo de ciclones extratropicais no hemisfério sul mostra que entre os paralelos 30 e 70 há uma média de 37 ciclones existentes durante qualquer período de 6 horas.^[36] Um estudo separado no hemisfério norte sugere que aproximadamente 234 ciclones extratropicais significativos se formam a cada inverno.^[37] Na Europa, particularmente no Reino Unido e nos Países Baixos, os sistemas meteorológicos extratropicais recorrentes de baixa pressão são normalmente conhecidos como depressões.^[38][39][40] Estes tendem a trazer clima húmido ao longo do ano. Baixas térmicas também ocorrem durante o verão em áreas continentais em todas as regiões subtropicais - como o deserto de Sonora, o planalto Mexicano, o Saara, a América do Sul e o sudeste da Ásia.^[27] Os pontos baixos são mais comumente localizados no planalto tibetano e a sotavento das montanhas Rocky.^[35]

Áreas alongadas de baixa pressão se formam no vale da monção ou na zona de convergência intertropical como parte da circulação das células de Hadley.^[41] O cavado das monções no Pacífico ocidental atinge o seu zênite em latitude durante o final do verão, quando a crista da superfície invernal no hemisfério oposto é mais forte. Pode chegar até o paralelo 40 N no Leste Asiático durante agosto e o paralelo 20 S na Austrália em fevereiro. A sua progressão na direção dos pólos é acelerada pelo início das monções de verão, que é caracterizada pelo desenvolvimento de pressão atmosférica mais baixa sobre a parte mais quente dos vários continentes.^[42][43] As baixas térmicas em grande escala sobre os continentes ajudam a criar gradientes de pressão que impulsionam a circulação das monções.^[44] No hemisfério sul, o cavado das monções associado às monções australianas atinge a sua latitude mais ao sul em fevereiro,^[45] orientado ao longo de um eixo oeste-noroeste / leste-sudeste. Muitas das florestas tropicais do mundo estão associadas a esses sistemas climatológicos de baixa pressão.^[46]

Os ciclones tropicais geralmente precisam formar a mais de 555 km (345 mi) ou afastados do 5º paralelo norte e 5º paralelo sul, permitindo que o efeito Coriolis desvie os ventos que sopram em direção ao centro de baixa pressão e criam uma circulação.^[23] Em todo o mundo, a atividade de ciclones tropicais atinge o pico no final do verão, quando a diferença entre as temperaturas no alto e as temperaturas da superfície do mar é maior. No entanto, cada bacia em particular tem os seus próprios padrões sazonais. Em uma escala mundial, maio é o mês menos ativo, enquanto setembro é o mês mais ativo. Novembro é o único mês em que a atividade em todas as bacias de ciclones tropicais é possível.^[47] Quase um terço dos ciclones tropicais do mundo se formam no oeste do Oceano Pacífico, tornando-o a bacia de ciclones tropicais mais ativa da Terra.^[48]

O vento é inicialmente acelerado de áreas de alta pressão para áreas de baixa pressão.^[49] Isso se deve às diferenças de densidade (ou temperatura e húmidade) entre duas massas de ar. Como os sistemas de alta pressão mais fortes contêm ar mais frio ou mais seco, a massa de ar é mais densa e flui em direção a áreas quentes ou húmidas, que estão nas proximidades de áreas de baixa pressão antes de suas frentes frias associadas. Quanto mais forte a diferença de pressão, ou gradiente de pressão, entre um sistema de alta pressão e um sistema de baixa pressão, mais forte é o vento.^[50] Assim, áreas mais fortes de baixa pressão estão associadas a ventos mais fortes.

A força de Coriolis causada pela rotação da Terra é o que dá aos ventos em torno de áreas de baixa pressão (como em furacões, ciclones e tufões ) a sua circulação no sentido anti-horário no hemisfério norte (conforme o vento se move para dentro e é desviado para a direita do centro de alta pressão) e circulação no sentido horário no hemisfério sul (conforme o vento se move para dentro e é desviado para a esquerda do centro de alta pressão).^[51] Um ciclone tropical difere de um furacão ou tufão com base apenas na localização geográfica.^[52] Observe que um ciclone tropical é fundamentalmente diferente de um ciclone de latitude média.^[53] Um furacão é uma tempestade que ocorre no Oceano Atlântico e no nordeste do Oceano Pacífico, um tufão ocorre no noroeste do Oceano Pacífico e um ciclone tropical ocorre no Pacífico sul ou Oceano Índico.^[54] O atrito com a terra diminui a velocidade do vento que flui para os sistemas de baixa pressão e faz com que o vento flua mais para dentro, ou flua mais envelhecidamente, em direção a seus centros.^[50] Os tornados são frequentemente muito pequenos e de duração muito curta para serem influenciados pela força de Coriolis, mas podem ser influenciados quando surgem de um sistema de baixa pressão.^[55][56]

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