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Os furacões são eventos climáticos poderosos que surgem em mar aberto. Alimentado pela umidade do oceano quente, furacões podem se intensificar em força, mover grandes distâncias na água, e, finalmente, desencadear sua destruição em terra. Mas o que acontece com os furacões depois que eles atingem a costa permanece uma questão em aberto.
Agora, um estudo recente em Fluidos de revisão física usou simulações para explorar o destino dos furacões que atingem o continente. Os cientistas descobriram que após a chegada ao continente, O calor, O coração dinâmico de um furacão é substituído por um núcleo frio em crescimento - uma descoberta inesperada que pode ajudar os meteorologistas a prever o nível de clima extremo que as comunidades no interior podem enfrentar.
"Geralmente, se um furacão atinge a terra, enfraquece e morre, "disse o professor Pinaki Chakraborty, autor sênior e chefe da Unidade de Mecânica dos Fluidos na Universidade de Graduação do Instituto de Ciência e Tecnologia de Okinawa (OIST). "Mas às vezes, um furacão pode se intensificar novamente no interior, criando muita destruição, como inundações, em comunidades distantes do litoral. Então, prever o curso que um furacão tomará é crucial. "
Esses eventos de reintensificação ocorrem quando furacões, também conhecidos como ciclones tropicais ou tufões em outras regiões globais, transição para ciclones extratropicais:Tempestades que ocorrem fora dos trópicos da Terra. Ao contrário dos ciclones tropicais que aproveitam sua força da umidade do oceano, os ciclones extratropicais ganham energia devido às condições instáveis da atmosfera circundante. Essa instabilidade vem na forma de frentes climáticas - limites que separam os mais quentes, ar mais leve do mais frio, ar mais denso.
"As frentes meteorológicas são sempre instáveis, mas a liberação de energia é normalmente muito lenta. Quando chega um furacão, pode perturbar a frente e desencadear uma liberação de energia mais rápida que permite que a tempestade se intensifique novamente, "disse o primeiro autor, Dr. Lin Li, um ex-Ph.D. aluno da unidade do Prof. Chakraborty.
Contudo, prever se essa transição ocorrerá é um desafio para os meteorologistas, pois os furacões devem interagir com essa frente de uma forma específica e complexa. Atualmente, Os meteorologistas usam uma característica-chave para identificar objetivamente essa transição:a presença de um núcleo frio dentro de um furacão, causada por uma corrente de ar frio vinda da frente do clima.
Contudo, quando o Prof. Chakraborty e o Dr. Li simularam o que acontece com os furacões após atingirem a terra, eles descobriram que um núcleo frio estava presente em todos os furacões que atingiam o continente, crescendo para cima a partir do fundo dos furacões conforme eles decaíam, apesar de uma atmosfera estável sem frentes meteorológicas.
"Esta parece ser uma consequência natural de quando um furacão atinge o continente e começa a decair, "disse o Dr. Li.
O ar em um furacão do hemisfério norte circula no sentido anti-horário em velocidades tremendas. À medida que gira, o ar também se move para dentro, sobe para cima e depois se move para fora. O ar úmido ascendente condensa, que libera calor e forma um núcleo quente dentro do furacão. O professor Pinaki Chakraborty e o Dr. Lin Li estudaram a termodinâmica dos furacões como parte de um estudo da Physical Review Fluids. Crédito:OIST
Modelos teóricos anteriores de furacões que atingem o continente não perceberam o núcleo frio crescente, pois não levaram em consideração a umidade armazenada nos furacões. explicaram os pesquisadores.
O professor Chakraborty disse:"Uma vez que os furacões se movem sobre a terra e perdem o suprimento de umidade, modelos normalmente os viam como apenas um giro, vórtice de ar seco, que é como fazer chá em uma xícara, esfrega na superfície da terra e diminui devido ao atrito. "
Contudo, o armazenamento de umidade dentro dos furacões terrestres significa que a termodinâmica ainda desempenha um papel crítico em como eles decaem.
Em furacões sobre o oceano quente, o ar que entra no furacão está fortemente saturado de umidade. À medida que o ar sobe, ele se expande e esfria, o que reduz a quantidade de vapor de água que cada "parcela" de ar pode conter. O vapor de água dentro de cada pacote de ar, portanto, se condensa, liberando calor. Isso significa que essas parcelas de ar resfriam mais lentamente do que o ar circundante fora do furacão, gerando um núcleo quente.
Assim que um furacão atinge a terra, ele perde seu suprimento de umidade, então o ar contém menos umidade. O ar deve subir ainda mais antes de atingir uma temperatura em que não possa mais manter o nível de vapor d'água. O vapor, portanto, condensa e libera calor como um ponto mais alto, encolhendo o núcleo quente até a metade superior do furacão, enquanto o ar que sobe forma um núcleo frio na parte inferior. O professor Pinaki Chakraborty e o Dr. Lin Li estudaram a termodinâmica dos furacões terrestres como parte de um estudo em Fluidos de revisão física . Crédito:OIST
Mas uma vez que um furacão atinge a terra, o ar que entra no furacão contém menos umidade. À medida que esses pacotes aéreos sobem, eles devem viajar mais alto antes de atingirem uma temperatura fria o suficiente para o vapor de água condensar, atrasando a liberação de calor. Isso significa que no fundo do furacão, onde todos os pacotes aéreos estão se movendo para cima, é comparativamente mais frio do que a atmosfera circundante, onde os pacotes aéreos se movem aleatoriamente em todas as direções, resultando em um núcleo frio.
"À medida que o furacão continua decaindo, ele consome cada vez mais a umidade armazenada dentro do furacão, então as parcelas de ar devem subir ainda mais antes que ocorra a condensação, "disse o Dr. Li." Então, com o tempo, o núcleo frio cresce e o núcleo quente encolhe. "
Os pesquisadores esperam que uma melhor compreensão dos núcleos frios possa ajudar os meteorologistas a distinguir com mais precisão entre furacões em decomposição e aqueles em transição para ciclones extratropicais.
"Não é mais tão simples quanto furacões com núcleo quente e ciclones extratropicais com núcleo frio, "disse o Prof. Chakraborty." Mas em furacões decadentes, o núcleo frio que vemos está restrito à metade inferior do ciclone, enquanto em um ciclone extratropical, o núcleo frio abrange todo o furacão - essa é a assinatura que os meteorologistas precisam procurar. "
