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Back when we studied mid-latitude cyclones, we talked a bit about the jet stream, which is a channel of fast winds near the top of the troposphere. Mas, o jacto de que falámos é realmente o jacto de latitude média, que afecta regularmente o tempo nas latitudes médias. O fluxo de jato de latitude média não é o único fluxo de jato da Terra, no entanto!
Na nossa discussão sobre as altas subtropicais, ignoramos a rotação da Terra e a força de Coriolis quando discutimos o fluxo de alta altitude, em direção à poleward, na célula Hadley. Como nosso planeta gira, o ar não flui diretamente em direção aos pólos em altas altitudes. Na verdade, é preciso um caminho muito mais redemoinho. À medida que o ar flui para a poleward no ramo superior da Célula Hadley, eventualmente ele curva para o leste (no Hemisfério Norte). O resultado final é que as parcelas de ar nos ramos superiores das Células de Hadley acabam circundando a terra durante suas elevadas caminhadas das regiões equatoriais para as subtropicais. Esta espiral poligonal culmina no jato subtropical (“STJ”, para abreviar) perto de 30 graus de latitude.
O STJ foi na verdade uma das últimas grandes características troposféricas a serem descobertas pela observação humana direta. Durante a Segunda Guerra Mundial, os pilotos americanos, enquanto voavam para oeste nas proximidades do Japão e outras ilhas no Pacífico, relataram velocidades no solo dramaticamente mais baixas do que a velocidade aérea indicada pela aeronave. Voar a velocidades muito lentas em relação ao solo poderia ter significado apenas uma coisa – um vento de proa! Confira a imagem abaixo, que mostra as velocidades médias de vento a longo prazo (em metros por segundo) e direções próximas a 40.000 pés sobre a Ásia e o Oceano Pacífico ocidental durante o inverno meteorológico (dezembro, janeiro e fevereiro). A faixa estreita de ventos rápidos perto da latitude 30 graus marca a posição média do STJ. Embora os pilotos pudessem avançar pouco em algumas de suas missões, eles fizeram uma grande descoberta!
Na verdade, o STJ é mais forte sobre a região oeste do Pacífico, em média, do que qualquer outro lugar do mundo. Isso se deve principalmente ao fato de que as terras altas do Himalaia e do Tibete interrompem e desviam o fluxo de ar geralmente para oeste na troposfera superior. Mais a leste, os ramos de ar desviados voltam a fluir juntos e aceleram perto do Japão. Para referência, a imagem acima mostra que as velocidades médias no STJ perto do Japão podem exceder 70 metros por segundo (cerca de 157 milhas por hora) durante o inverno meteorológico.
O mecanismo geral para manter o STJ perto da latitude de 30 graus, no entanto, é a tendência das parcelas de ar para conservar o seu momento angular nos ramos superiores das Células Hadley. Lembre-se que a conservação do momento angular é o conceito que explica como os patinadores de figuras giram muito mais rápido quando puxam os braços para dentro (diminuindo a sua distância do eixo de rotação). À medida que os ramos superiores das Células Hadley giram em espiral, a sua distância do eixo de rotação da terra diminui, resultando em velocidades mais rápidas. Em teoria, o ar partindo do repouso (em relação à superfície da Terra) sobre o equador atingirá a latitude 30 graus com uma velocidade a leste de 134 metros por segundo (aproximadamente 260 nós, ou 300 mph) assumindo que conserva perfeitamente o seu momento angular ao longo do seu percurso.
Mas, na realidade, o STJ não atinge tais velocidades. Isso porque os pacotes não conservam completamente o seu momento angular. Montanhas altas e nuvens de cumulonimbus em torre, por exemplo, exercem algum arrasto sobre as parcelas aéreas movendo-se em postes nos ramos superiores das Células de Hadley. Independentemente destes e outros impedimentos para a conservação do momento angular, é justo dizer que os pacotes de ar tendem a conservar o momento angular à medida que se espiralam para dentro em direção ao eixo de rotação da Terra, lançando seu momento angular “na mistura” que chamamos de STJ.
Então, na sua maioria, o STJ é fundamentalmente uma conseqüência da conservação do momento angular (ao contrário da corrente de jato de latitude média, que deve sua formação aos gradientes de temperatura hemisféricos). Com a idéia de conservação em mente, vou acrescentar que a taxa de rotação da terra determina em grande parte a localização média do STJ, pois a taxa de rotação da terra, em parte, rege a magnitude da força de Coriolis. Se a taxa de rotação da Terra aumentasse (fazendo com que a força de Coriolis fosse mais forte), o STJ se desenvolveria mais próximo do equador. Se a rotação da terra diminuísse, a força de Coriolis seria mais fraca, e o STJ formaria mais longe do equador do que a latitude de 30 graus.
Acontece que o STJ é mais forte durante o inverno do que no verão, apesar de uma maior extensão do ramo superior da circulação de Hadley do hemisfério verão. Isso pode parecer estranho, dado que o principal mecanismo de condução do STJ é a tendência das parcelas para conservar o momento angular (o que resultaria em velocidades mais rápidas quando o STJ está em latitudes mais elevadas). Então, por que não aceleram muito as parcelas aéreas elevadas que viajam mais para os pólos no verão, enquanto se aproximam ainda mais do eixo de rotação da terra?
Como se vê, o intenso aquecimento solar sobre as massas de terra na região subtropical do Hemisfério Norte perturba o carro de maçã da circulação de Hadley. Em poucas palavras, basicamente fica muito mais quente em latitudes próximas a 30 graus norte (principalmente sobre a terra) do que sobre regiões equatoriais, revertendo assim o típico gradiente de temperatura norte-sul. Para confirmar esta observação, verifique as temperaturas médias de longo prazo sobre os trópicos e subtropicais para os meses de junho, julho e agosto. Dado que nosso modelo protótipo da Célula de Hadley está enraizado na suposição de que a cintura de aquecimento máximo ocorre sobre as regiões equatoriais, não deve ser surpresa que quando esta cintura se desloca para os subtropicais, nosso modelo da circulação Hadley idealizada se rompa. Como resultado, a força do STJ leva um golpe, e o STJ não desempenha um papel tão importante no padrão geral do tempo durante o verão.
Para ver a mudança na força do STJ entre o verão e o inverno, compare os ventos médios próximos a 40.000 pés sobre a América do Norte e oceanos adjacentes durante o verão e o inverno (acima). Para começar, você pode ver uma assinatura de ventos rápidos sobre o centro e norte dos Estados Unidos. Essa é a pegada do fluxo de jatos de média latitude. Para marcar o STJ, eu usei setas pretas grossas em cada imagem. No verão (imagem esquerda acima), há duas raias relativamente fracas de ventos associadas à posição média do STJ de verão. Uma vai do Havaí em direção ao sudoeste dos Estados Unidos e a outra vai do meio do Oceano Atlântico em direção ao noroeste da África. Estas “raias” de ventos empalidecem em comparação com o robusto STJ de inverno (imagem acima).
Durante o inverno, o robusto STJ pode contribuir para grandes tempestades de inverno sobre as latitudes médias. O STJ é uma característica semi-permanente, e lembre-se que a sua localização média é em grande parte fixada pela taxa de rotação da terra. No entanto, as mudanças locais de temperatura e gradientes de pressão podem fazer com que partes do STJ se desdobrem um pouco mais para o pólo ou se afrouxem um pouco mais para o sul de vez em quando. De um modo geral, o alcance mais setentrional do STJ corresponde à extensão mais meridional do jacto de média latitude mais nómada. Assim, é seguro assumir que as duas correntes de jato às vezes interagem, e às vezes o cenário pode ser preparado para o rápido desenvolvimento de ciclones de latitude média, particularmente sobre a costa atlântica, onde os contrastes naturais de temperatura terra-mar proporcionam um terreno favorável à reprodução.
Uma tal interação memorável resultou na surpreendente Tempestade de Neve do Dia dos Presidentes de 1979 para Washington, D.C. e os estados vizinhos do Atlântico Médio e Sudeste. Neste caso, o STJ foi atraído para norte no fluxo de sudoeste à frente de um forte canal no fluxo de jato de latitude média (às vezes referido como o fluxo de jato “polar”, marcado em azul). Esta configuração permitiu ao STJ atuar como catalisador para a tempestade do Dia dos Presidentes de 1979. Mais a leste, sobre o Oceano Atlântico, o STJ faz uma curva mais para leste e eventualmente para sul (fora da imagem à direita) à medida que começa a retornar para a sua posição média.
Na sua esteira, a Tempestade do Dia dos Presidentes deixou pesada neve da Geórgia para a Pensilvânia, como visto nesta imagem de satélite visível de 19Z em 19 de fevereiro. De fato, muitas grandes tempestades de inverno nas latitudes médias se beneficiam com o STJ sendo puxado para o norte, como neste caso. Assim, enquanto as Células Hadley controlam regularmente aspectos do clima tropical, elas podem certamente ter impactos no clima também nas latitudes médias!
Em termos das Células Hadley, nós agora cobrimos o ramo ascendente na ZCI, o ramo superior (que culmina no STJ), e o ramo descendente que forma os altos subtropicais perto dos 30 graus de latitude. Em seguida, vamos voltar nosso foco para o ramo final da circulação — os ventos alísios: o fluxo superficial que retorna para a ZCI a partir dos subtropicais. Leia em!