Estudo publicado na PNAS indica que nuvens marinhas podem gerar garoa com pouca água líquida, o que pede revisão em modelos de previsão do tempo.
Duas nuvens podem carregar a mesma quantidade de água líquida e, ainda assim, entregar chuvas muito diferentes. Uma análise de mais de 700 mil amostras de nuvens, feita por cientistas do Laboratório Nacional de Brookhaven, do Departamento de Energia dos Estados Unidos, indica que parte da explicação está no caminho percorrido por cada gota lá dentro. O trabalho foi publicado na revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Mesma água, chuva diferente
A pergunta central é uma das mais difíceis da meteorologia: em que condições uma nuvem produz chuva e quanta chuva ela produz. A equipe comparou dois tipos de nuvem baixa e quente sobre os oceanos: os estratocúmulos, que cobrem grandes áreas como um lençol, e os cúmulos rasos, mais isolados e com movimentos internos mais intensos.
Segundo o Laboratório Nacional de Brookhaven, os estratocúmulos marinhos conseguem produzir garoa com facilidade, mesmo contendo relativamente pouca água líquida. Isso contraria a ideia comum de que a nuvem precisa primeiro acumular muita água para só então chover.
“This finding challenges the common picture that clouds must first accumulate substantial amounts of liquid water before rain forms,” disse Katia Lamer, primeira autora do artigo e diretora do Centro de Sensoriamento Aplicado Multiescala de Brookhaven.
Como os dados foram obtidos
As observações vêm do programa Atmospheric Radiation Measurement (ARM), do Departamento de Energia, que acompanha nuvens em diferentes regiões do mundo há mais de 30 anos. O estudo usou quatro fontes de dados: o Observatório de Nuvens de Barbados, a Ilha de Gan, o observatório do Atlântico Norte Oriental, nos Açores, e uma rota de navio entre Los Angeles e o Havaí, percorrida durante uma campanha de medições.
Em cada local, os mesmos instrumentos entregaram peças diferentes do quebra-cabeça. Lidares identificaram onde a nuvem terminava e a precipitação começava. Radares Doppler forneceram o tamanho e o número das gotas de chuva, além dos movimentos do ar dentro da nuvem. Radiômetros de micro-ondas mediram a quantidade de água líquida.
Com isso, foi possível comparar nuvens com quantidades parecidas de água e observar por que a precipitação variava tanto.
O que muda quando a gota viaja
Dentro da nuvem, o ar carrega as gotas. Algumas passam por regiões ricas em gotículas, onde colidem e crescem. Outras atravessam trechos secos e evaporam. Esses percursos moldam o número e o tamanho das gotas que saem pela base da nuvem e, por fim, a chuva que chega à superfície.
Com a mesma quantidade de água, os cúmulos rasos, com mistura mais vigorosa e um mosaico de áreas secas e úmidas, produziram precipitação abaixo da nuvem com bem menos frequência do que os estratocúmulos, que são mais calmos e uniformes. Quando a chuva aparecia, porém, as gotas dos cúmulos eram cerca de duas vezes maiores e dezenas a centenas de vezes menos numerosas.
“The results support a picture in which the history of a drop matters,” afirmou Lamer. “Strong air motions can keep drops suspended longer, while the variable structure of cumulus means that different drops can follow very different pathways. Some may repeatedly encounter regions rich in liquid water that favor growth, while others encounter drier regions where they can partially or completely evaporate.”
Impacto nos modelos de previsão
Os modelos de tempo normalmente não acompanham o número enorme de gotas individuais em cada nuvem. Eles usam representações simplificadas de como gotículas viram chuva e de como a chuva cresce. Os resultados reforçam a importância de ir além dessas simplificações.
Para Lamer, isso levanta dúvidas sobre onde concentrar o desenvolvimento dos modelos. “For one thing, we should revisit model parameters that artificially prevent rain formation in marine stratocumulus”, disse a pesquisadora.
Os autores veem um caminho no avanço da capacidade de computação, que pode permitir abordagens capazes de seguir gotas individuais e registrar como o crescimento delas depende dos ambientes encontrados. O estudo também motiva estratégias de observação que acompanhem nuvens e chuva ao longo da evolução, e não apenas em um instante.
O que isso significa para a Amazônia
O estudo trata de nuvens sobre oceanos, e os dados não vêm da região amazônica. Ainda assim, o tema dialoga com a realidade local: chuva é questão central para o clima da Amazônia, e a precisão com que os modelos representam a formação de chuva afeta previsões de tempo e de clima em qualquer lugar. Os resultados da PNAS não permitem concluir que o mesmo comportamento vale para nuvens da floresta, algo que exigiria observações próprias.
Próximos passos
Segundo Brookhaven, o laboratório pretende avançar na pesquisa com o Centro de Sensoriamento Aplicado Multiescala e a Câmara de Nuvens Nephos, capaz de fazer nuvens crescerem em laboratório. O trabalho é financiado pelo Escritório de Ciência do Departamento de Energia dos EUA.
Com informações de Brookhaven National Laboratory.
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