Foto: Divulgação
Por meio de simulações numéricas, pesquisadores da Universidade Federal de Campina Grande-PB (UFCG) e da Universidade de São Paulo (USP) testaram uma nova teoria termodinâmica para estudo das brisas – ventos próximos à superfície terrestre.
O estudo, publicado na Revista Brasileira de Meteorologia, mostra que as circulações de brisa se formam pela diferença de entropia entre duas regiões com características distintas, mas sua intensidade é influenciada também por outros fatores, como a presença de montanhas – que no período noturno, por ocasião da brisa terrestre, tende a limitar sua intensidade.
O objetivo da pesquisa era testar uma teoria termodinâmica das brisas marítimas-terrestres acopladas com brisas de vale-montanha utilizando simulações numéricas tridimensionais e topografia realística.
Essa teoria de diferença de pressão, formulada pelo professor do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosférica (IAG) da USP, Enio Pereira de Souza, um dos autores do artigo, possibilita verificar fatores que podem influenciar nas características dessas circulações de vento, como intensidade e profundidade.
De acordo com a co-autora Clênia Rodrigues Alcântara, da Unidade Acadêmica de Ciências Atmosféricas da UFCG, a compreensão da dinâmica das brisas é fundamental, uma vez que ela afeta direta ou indiretamente a vida de milhões de pessoas.
“As brisas são circulações que interagem diretamente com centros urbanos, influenciando a dispersão de poluentes e alterando o clima local. Elas podem, além disso, interagir com outros fenômenos atmosféricos e contribuir para sua amplificação, com formação de tempestades, por exemplo”, disse à Agência Fapesp.
De acordo com a pesquisadora, a utilização de modelos numéricos da atmosfera para estudar fenômenos meteorológicos como as brisas permite um melhor detalhamento espacial e temporal dos dados.
“Há estudos desse tipo de circulação com dados provenientes de observações feitas com instrumentos meteorológicos. Mas é bastante difícil e caro obter conjuntos de dados que contenham informações colhidas com freqüência de menos de uma hora e com resolução espacial que permita verificar a presença da brisa. Para isso seria preciso instalar vários conjuntos de instrumentos em uma área pequena”, afirmou Clênia, que é doutoranda no IAG da USP
Outra dificuldade, segundo ela, é que os erros são inerentes aos instrumentos meteorológicos, assim como o próprio ato de leitura dos dados. No caso das simulações numéricas, esse tipo de imprecisão não existe. “Embora também existam erros no desenvolvimento do modelo, as respostas passam a ser mais confiáveis”, disse.
Entropia e energia
Os testes foram realizados em João Pessoa, levando em conta a topografia do local. A teoria desenvolvida por Souza, destaca Clênia, funciona como uma ferramenta que pode ajudar a entender um pouco mais sobre as brisas.
“Com ela se tem a possibilidade de verificar a intensidade dessas circulações a partir de informações mais elementares, como temperatura à superfície. A teoria é baseada na Segunda Lei da Termodinâmica e usa o conceito de entropia – grandeza que mede o grau de desordem de um sistema – para explicar como a energia é disponibilizada para gerar a brisa”, explicou.
A teoria mostra a diferença de pressão entre dois pontos, que pode ser traduzida simplificadamente na intensidade da circulação de brisa que se forma entre eles.
“A eficiência termodinâmica é uma variável da qual depende essa intensidade. Ela está contida na equação e influencia a brisa. Quando a eficiência é maior, a intensidade da brisa tende a crescer também, embora essa relação não se mostre linear”, disse Clênia.
A teoria pode ser aplicada, segundo ela, a quaisquer áreas onde se observe uma diferença de temperatura que possa gerar circulações do tipo brisa. “Em estudos anteriores que aplicam essa mesma teoria foram estudadas brisas geradas em uma área desmatada dentro da floresta amazônica”, afirmou.
Segundo Clênia, o próximo passo do estudo será a realização do cálculo do trabalho de expansão no ramo inferior das brisas. “O objetivo é compreender a energia envolvida no processo e como essa energia pode ser usada para a formação das nuvens associadas às brisas. A teoria também deve ser aplicada para estudar as linhas de instabilidade da Amazônia, que têm origem em brisas que se formam na costa norte do Brasil”, disse.
Para ler o artigo Uma teoria termodinâmica para brisas: teste utilizando simulações numéricas, disponível na biblioteca on-line SciELO (Bireme/Fapesp), clique aqui.
Por meio de simulações numéricas, pesquisadores da Universidade Federal de Campina Grande-PB (UFCG) e da Universidade de São Paulo (USP) testaram uma nova teoria termodinâmica para estudo das brisas – ventos próximos à superfície terrestre.O estudo, publicado na Revista Brasileira de Meteorologia, mostra que as circulações de brisa se formam pela diferença de entropia entre duas regiões com características distintas, mas sua intensidade é influenciada também por outros fatores, como a presença de montanhas – que no período noturno, por ocasião da brisa terrestre, tende a limitar sua intensidade.
O objetivo da pesquisa era testar uma teoria termodinâmica das brisas marítimas-terrestres acopladas com brisas de vale-montanha utilizando simulações numéricas tridimensionais e topografia realística.
Essa teoria de diferença de pressão, formulada pelo professor do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosférica (IAG) da USP, Enio Pereira de Souza, um dos autores do artigo, possibilita verificar fatores que podem influenciar nas características dessas circulações de vento, como intensidade e profundidade.
De acordo com a co-autora Clênia Rodrigues Alcântara, da Unidade Acadêmica de Ciências Atmosféricas da UFCG, a compreensão da dinâmica das brisas é fundamental, uma vez que ela afeta direta ou indiretamente a vida de milhões de pessoas.
“As brisas são circulações que interagem diretamente com centros urbanos, influenciando a dispersão de poluentes e alterando o clima local. Elas podem, além disso, interagir com outros fenômenos atmosféricos e contribuir para sua amplificação, com formação de tempestades, por exemplo”, disse à Agência Fapesp.
De acordo com a pesquisadora, a utilização de modelos numéricos da atmosfera para estudar fenômenos meteorológicos como as brisas permite um melhor detalhamento espacial e temporal dos dados.
“Há estudos desse tipo de circulação com dados provenientes de observações feitas com instrumentos meteorológicos. Mas é bastante difícil e caro obter conjuntos de dados que contenham informações colhidas com freqüência de menos de uma hora e com resolução espacial que permita verificar a presença da brisa. Para isso seria preciso instalar vários conjuntos de instrumentos em uma área pequena”, afirmou Clênia, que é doutoranda no IAG da USP
Outra dificuldade, segundo ela, é que os erros são inerentes aos instrumentos meteorológicos, assim como o próprio ato de leitura dos dados. No caso das simulações numéricas, esse tipo de imprecisão não existe. “Embora também existam erros no desenvolvimento do modelo, as respostas passam a ser mais confiáveis”, disse.
Entropia e energia
Os testes foram realizados em João Pessoa, levando em conta a topografia do local. A teoria desenvolvida por Souza, destaca Clênia, funciona como uma ferramenta que pode ajudar a entender um pouco mais sobre as brisas.
“Com ela se tem a possibilidade de verificar a intensidade dessas circulações a partir de informações mais elementares, como temperatura à superfície. A teoria é baseada na Segunda Lei da Termodinâmica e usa o conceito de entropia – grandeza que mede o grau de desordem de um sistema – para explicar como a energia é disponibilizada para gerar a brisa”, explicou.
A teoria mostra a diferença de pressão entre dois pontos, que pode ser traduzida simplificadamente na intensidade da circulação de brisa que se forma entre eles.
“A eficiência termodinâmica é uma variável da qual depende essa intensidade. Ela está contida na equação e influencia a brisa. Quando a eficiência é maior, a intensidade da brisa tende a crescer também, embora essa relação não se mostre linear”, disse Clênia.
A teoria pode ser aplicada, segundo ela, a quaisquer áreas onde se observe uma diferença de temperatura que possa gerar circulações do tipo brisa. “Em estudos anteriores que aplicam essa mesma teoria foram estudadas brisas geradas em uma área desmatada dentro da floresta amazônica”, afirmou.
Segundo Clênia, o próximo passo do estudo será a realização do cálculo do trabalho de expansão no ramo inferior das brisas. “O objetivo é compreender a energia envolvida no processo e como essa energia pode ser usada para a formação das nuvens associadas às brisas. A teoria também deve ser aplicada para estudar as linhas de instabilidade da Amazônia, que têm origem em brisas que se formam na costa norte do Brasil”, disse.
Para ler o artigo Uma teoria termodinâmica para brisas: teste utilizando simulações numéricas, disponível na biblioteca on-line SciELO (Bireme/Fapesp), clique aqui.