Carl-Gustaf Arvid Rossby foi um meteorologista nascido na Suécia que deixou um legado para trás. Rossby passou a Segunda Guerra Mundial treinando cientistas para as forças armadas dos EUA e deu avisos prescientes sobre as mudanças climáticas. Embora ele tenha morrido em 1957, o nome do homem vive em um fenômeno que ele descobriu durante a turbulenta década de 1930:as ondas de Rossby.

Também chamadas de "ondas planetárias", elas têm um enorme efeito em nossa atmosfera e oceanos. Como James R. Holton e Gregory J. Hakim escrevem em seu livro, "Uma Introdução à Meteorologia Dinâmica", as ondas de Rossby são "[o] tipo de onda que é da maior importância para processos meteorológicos de grande escala".



Eles influenciam tudo, desde marés altas a padrões climáticos extremos. E é exatamente isso que acontece na Terra . Não ignoremos o sol, que experimenta suas próprias ondas de Rossby. Assim como as atmosferas de Vênus e Júpiter.

Mas o que define essas coisas? O que é que faz uma onda de Rossby uma onda de Rossby?


Conteúdo

1. Ciência dos Fluidos
2. Dando um giro nas coisas
3. Mar e céu
4. Marés Crescentes
5. Agora transmitindo

Ciência dos Fluidos

As ondas de Rossby são algo que pode ocorrer dentro de fluidos .

Não estamos falando apenas de líquidos aqui. Qualquer substância fluida que está constantemente sendo deformada por tensões (como fricção) que agem sobre sua superfície em uma direção paralela é considerada um fluido. Por essa métrica, o próprio ar é um fluido, junto com nossos oceanos úmidos e maravilhosos.



Uma verdadeira onda de Rossby precisa atender a alguns critérios específicos. Por um lado, essas ondas ocorrem apenas dentro de fluidos barotrópicos – uma categoria de fluidos cujas densidades são uma função apenas da pressão. Além disso, as ondas de Rossby são subprodutos naturais do efeito Coriolis.

Dando um giro nas coisas

É hora de um aviso. As pessoas há muito acusam o efeito Coriolis de adulterar os banheiros australianos. Isto é falso. Ao contrário do que dizem as lendas urbanas, o efeito Coriolis tem pouco a ver com a forma como a água gira em um banheiro recém-lavado.

O que ele realmente faz envolve a maneira como alguns objetos parecem se mover quando viajam por um corpo em rotação, como a Terra ou o sol.



Nosso mundo natal gira para o leste em torno de seu próprio eixo, a linha invisível que corta o planeta, conectando os pólos norte e sul. Além disso, a Terra é muito mais espessa ao redor do equador do que em qualquer um dos pólos. Então, por necessidade, à medida que o planeta gira, suas regiões equatoriais giram a uma velocidade mais rápida do que as latitudes mais altas.

Toda vez que você está no equador, você – e o chão sob seus pés – está sendo girado para o leste a quase 1.030 milhas por hora (1.670 quilômetros por hora). Mas quando você está na cidade ártica de Utqiaġvik, no Alasca, a uma latitude de 71 graus acima no equador, sua velocidade de rotação para leste será reduzida para apenas 340 milhas por hora (ou 550 quilômetros por hora).

Essa diferença explica por que objetos no ar viajando na direção norte-sul parecem desviar do curso em vez de se mover em linha reta.

“As ondas de Rossby existem por causa do efeito Coriolis”, diz Mausumi Dikpati, cientista sênior, modelador e físico solar teórico do Observatório de Alta Altitude (HAO), com sede no Colorado, em um e-mail. "Sem rotação, sem ondas de Rossby."

Mar e céu

Na Terra, as ondas de Rossby ocorrem em nossa atmosfera e em nossos oceanos. Os cientistas conhecem as ondas atmosféricas de Rossby desde 1939, enquanto as ondas oceânicas de Rossby foram observadas pela primeira vez em 1977.

Os dois têm muito em comum. Dikpati nos diz que ambos são causados ​​pela "ação das forças de Coriolis".



Outro fator que contribui é o sol. Em vez de aquecer nosso planeta uniformemente, a luz solar aquece o equador a uma taxa mais rápida do que as zonas temperadas e os pólos. Assim, a Terra tem um gradiente natural de temperatura com base na latitude.

Depois temos os ventos, cuja força e direção podem ser profundamente afetadas por sua altura.

"As ondas atmosféricas de Rossby são excitadas por instabilidades do gradiente de temperatura de latitude e gradiente vertical do vento, enquanto as ondas oceânicas de Rossby podem ser excitadas tanto por isso quanto pelos efeitos do vento na superfície do oceano", explica Dikpati.

Quando essas ondas ocorrem no oceano, geralmente são menores em escala do que as ondas de Rossby em nossa atmosfera. Além disso, Dikpati diz que as ondas oceânicas de Rossby estão "confinadas em bacias oceânicas, enquanto as ondas atmosféricas se propagam por toda a Terra".

Marés Crescentes

Você não pode realmente observar as ondas marinhas de Rossby a olho nu quando está na face do planeta. Mas, felizmente para os cientistas, os satélites artificiais podem monitorar seu progresso.

Chamar as ondas de "lentas" seria um eufemismo. Em baixas latitudes, eles podem "levar meses a um ano para cruzar o [Pacífico] oceano ", de acordo com a Administração Nacional Oceânica e Atmosférica dos EUA (NOAA).



Mais longe do equador, as ondas do Pacífico Rossby podem viajar em um ritmo ainda mais tranquilo, às vezes exigindo uma década ou mais para atravessar o maior oceano do mundo.

Apesar de sua lentidão, as ondas de Rossby não são algo que as comunidades costeiras devem ignorar. Eles podem fazer marés altas mais altas do que o normal. Não surpreendentemente, as ondas também foram associadas a inundações severas.

Linhas costeiras inteiras podem ser afetadas; as ondas de Rossby que chegam podem elevar o nível da água em centenas de milhas (ou várias centenas de quilômetros) de propriedades à beira-mar por um período de meses – causando estragos na infraestrutura local.

Um estudo de 2018 descobriu que as ondas de Rossby podem fazer com que o nível do mar costeiro suba mais de 3,9 polegadas (10 centímetros), o que não é nada para espirrar, não em um mundo onde quase 40% da população vive dentro de 60 milhas (ou cerca de 100 quilômetros) do oceano.

Agora transmitindo

Jet streams são outro playground para Rossby Waves.

Formadas nos limites convergentes das massas de ar quente e fria, as correntes de jato são correntes de movimento rápido. Eles cruzam nossa atmosfera cerca de 8 a 14,4 quilômetros acima da superfície do planeta, viajando a uma velocidade média de 110 milhas por hora (ou 177 quilômetros por hora).



A Terra tem quatro correntes de jato primárias - com duas nas regiões polares e um conjunto de correntes "subtropicais" localizadas em ambos os lados do equador. Todos os quatro viajam de oeste para leste.

“As ondas na [corrente de jato], como as vemos nos mapas meteorológicos, estão intimamente relacionadas às ondas de Rossby”, diz Dikpati. "Eles interagem com os ventos médios leste-oeste para produzir os padrões de onda que vemos, bem como as mudanças [em grande escala] no clima que sentimos. Essa interação está no centro dos modelos numéricos modernos de previsão do tempo."

Os cientistas documentaram "ondas de calor extremas" na Europa durante os anos de 2003, 2010 e 2015. Cada um desses eventos foi associado a uma série de ondas de Rossby que serpentearam pela corrente de jato subtropical do Hemisfério Norte.

As ondas retorcidas podem parar os sistemas climáticos de alta ou baixa pressão, restringindo seu movimento por longos períodos. Sob circunstâncias erradas, isso pode desencadear crises naturais como inundações e secas. Em 2018, a atividade das ondas de Rossby estava implicada tanto nas inundações japonesas quanto nas ondas de calor norte-americanas.

Tais eventos podem ter ramificações globais. Um estudo de 2020 publicado na revista "Nature Climate Change" argumentou que as ondas de Rossby podem representar uma grande ameaça à segurança alimentar internacional. Não é difícil imaginar que as ondas de calor provocadas por essas ondas reduzam a produção agrícola em até 11% em regiões que se tornaram cruciais para o suprimento mundial de alimentos. Delicioso.
Agora isso é interessante
Entre outras coisas, Dikpati estuda a formação e o comportamento das ondas de Rossby no sol. "As ondas solares de Rossby foram observadas pela primeira vez no movimento de estruturas magnéticas na coroa solar", diz ela. Para o registro, a coroa é a atmosfera externa estendida do sol, uma camada brilhante que espia a Terra por trás da lua durante os eclipses solares totais. Ao estudar as ondas de Rossby do sol, os cientistas esperam obter uma melhor compreensão das mudanças ambientais conhecidas como "clima espacial", que afetam tudo, desde transmissões de TV e redes elétricas até sistemas de GPS e satélites militares.