Condições atmosféricas durante tempestades convectivas sobre a floresta tropical

Tempestades convectivas costumam ocorrer nos trópicos e têm o potencial de perturbar a parte inferior da atmosfera. Elas podem até melhorar a saída de gases vestigiais do dossel da floresta para a atmosfera acima. Para entender melhor esses processos, Maurício Oliveira e coautores usaram a infraestrutura do ATTO para estudar os fluxos de tempestades durante a noite. Eles publicaram os resultados em um novo artigo na revista Atmospheric Chemistry and Physics do Open Access.

Por que chove com tanta frequência nos trópicos? O motivo é uma mistura de diversos fatores, mas o mais importante é que é muito quente e muito úmido na maior parte do tempo. Ao longo do dia, a temperatura aumenta e o ar quente sobe. Mais acima na atmosfera, esfria lentamente. Assim, o vapor de água condensa em gotículas de nuvens e subsequentemente partículas de gelo e tempestades convectivas se formam. Uma tempestade convectiva é, por definição, uma que se forma devido ao calor latente, isto é, o processo que acabamos de descrever. Essas tempestades geralmente produzem chuva e ventos fortes. Uma vez que os ventos atingem o solo em alta velocidade, se espalham por todas as direções e podem continuar a fluir por distâncias consideráveis. É por isso que às vezes existem ventos fortes (chamados de vazão) antes de as tempestades chegarem até nós.

Mas tempestades convectivas estão associadas a outro processo importante que não faz parte da nossa vivência. Essas fortes tempestades perturbam a parte inferior da atmosfera. Isso pode afetar a troca de produtos químicos entre a floresta e a atmosfera. Por exemplo, os ventos de vazão associados a tempestades convectivas podem melhorar a ventilação de gases vestigiais do dossel da floresta para a atmosfera acima. É por isso que nossa equipe deseja entender com mais detalhes as tempestades convectivas em florestas tropicais.

convective storm over the forest
© Steffen Schmidt / MPI-BGC
Schematic illustrating the effects of a gust front passing over ATTO during nighttime. Figure from Oliveira et al. (2020)

Maurício Oliveira e coautores utilizaram a infraestrutura do ATTO para estudar os fluxos de tempestades durante a noite, quando geralmente são estabelecidas camadas atmosféricas estáveis. Os pesquisadores fizeram medições em várias alturas diferentes em nossa torre de 80 metros durante diversos eventos de tempestade isolados. Eles descobriram que todos os eventos de tempestade tinham frentes de rajada bem definidas. Quando passavam pela região do ATTO, as temperaturas caíam rapidamente enquanto a velocidade do vento aumentava. Além disso, o fluxo de calor sensível era revertido. Antes da chegada da tempestade, o ar mais quente aquecia o solo mais frio abaixo (= fluxo de calor negativo), como é típico à noite. Quando a frente da rajada trouxe ar mais frio para o local, o solo ficou mais quente comparativamente e passou a transmitir calor de volta ao ar (= fluxo positivo de calor) em uma explosão curta e abrupta. Um fluxo tão positivo é típico durante o dia, quando a radiação solar aquece o solo. No entanto, isso geralmente não ocorre à noite, especialmente de maneira tão transitória. Nossa equipe observou esse efeito acima e abaixo do dossel, embora fosse mais pronunciado acima do dossel das árvores. Finalmente, eles notaram que o fluxo de ar era muito turbulento. Também estava mais seco, apesar de algumas chuvas ocorrerem no centro da tempestade. Isso levou a um aumento no fluxo de calor latente, resultando em um aumento na perda de calor devido a evaporação e transpiração.

Essas trocas terra-atmosfera podem ter um impacto significativo nas simulações e previsões meteorológicas. E até que aprendamos mais sobre elas, as trocas podem ser mal apresentadas em modelos climáticos. Com este estudo, nossa equipe deu um passo à frente para aprofundar a compreensão da dinâmica atmosférica nas tempestades e sua interação com a floresta. Mais importante ainda, os autores aprenderam que tempestades convectivas podem criar mudanças significativas e abruptas nas condições atmosféricas. Detectá-las só foi possível com medições de alta frequência e em vários níveis.