Ciência e Tecnologia

Dois cientistas de tornados nos levam para dentro do mundo real da perseguição de tempestades

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A caça às tempestades para fins científicos pode ser emocionante e estressante – sabemos disso, porque fazemos isso. Também tem sido essencial para desenvolver a compreensão atual de como os tornados se formam e como eles se comportam.

Em 1996, o filme “Twister” trouxe a caça às tempestades para a imaginação do público, enquanto cientistas interpretados por Helen Hunt e Bill Paxton corriam à frente dos tornados para implantar seus sensores e ocasionalmente chegavam perto demais. Esse filme inspirou uma geração de cientistas atmosféricos.

Com o novo filme “Twisters” estreando em 19 de julho de 2024, temos recebido perguntas sobre perseguição de tempestades – ou interceptações de tempestades, como as chamamos.

Aqui estão algumas respostas sobre o que os cientistas que fazem esse tipo de trabalho de campo fazem quando correm atrás de tempestades.

Um tornado perto de Duke, Oklahoma, com um campo de trigo soprando em primeiro plano.
Cientistas do Laboratório Nacional de Tempestades Severas ‘interceptaram’ este tornado para coletar dados usando radar móvel e outros instrumentos em 24 de maio de 2024.
Laboratório Nacional de Tempestades Severas

Como é realmente um dia de caça à tempestade?

A manhã de um dia de perseguição começa com um bom café da manhã, porque pode não haver oportunidade de fazer uma boa refeição mais tarde.

Antes de sair, a equipe analisa as condições climáticas, os modelos de previsão de computador do Serviço Meteorológico Nacional e as perspectivas do Centro de Previsão de Tempestades da Administração Oceânica e Atmosférica Nacional para determinar o alvo.

Nosso objetivo é descobrir onde os tornados têm mais probabilidade de ocorrer naquele dia. Temperatura, umidade e ventos, e como eles mudam com a altura acima do solo, todos fornecem pistas.

Há uma cadência de “apresse-se e espere” para um dia de perseguição de tempestade. Queremos nos posicionar rapidamente, mas então frequentemente ficamos esperando as tempestades se desenvolverem.

Uma imagem de radar mostra uma célula de tempestade com um gancho na parte de trás, sugerindo que um tornado pode se formar.
Um ‘eco de gancho’ no radar, tipicamente uma ondulação na parte de trás de uma célula de tempestade, é um sinal de que um tornado pode se formar. O gancho reflete a precipitação envolvendo a parte de trás da corrente ascendente.
Laboratório Nacional de Tempestades Severas

Tempestades geralmente levam tempo para se desenvolver antes de serem capazes de produzir tornados. Então, observamos a tempestade cuidadosamente no radar e com nossos olhos, se possível, ficando bem à frente dela até que ela amadureça. Frequentemente, observamos várias tempestades e procuramos sinais de que uma delas pode ter mais probabilidade de gerar tornados.

Assim que o cientista da missão declara uma mobilização, todos correm para se posicionar.

Usamos muitos instrumentos diferentes para rastrear e medir tornados, e há uma arte em determinar quando implantá-los. Muito cedo, e o tornado pode não se formar onde os instrumentos estão. Muito tarde, e nós o perdemos. Cada instrumento precisa estar em um local específico em relação ao tornado. Alguns precisam ser implantados bem antes da tempestade e então permanecerem estacionários. Outros são montados em carros e são conduzidos para frente e para trás dentro da tempestade.

Uma fileira de sete minivans, utilitários esportivos e jipes com suportes no topo para guardar os tipos de instrumentos que se podem ver em uma estação meteorológica.
Equipamentos montados em veículos podem atuar como estações meteorológicas móveis conhecidas como mesonets. Elas foram usadas no projeto de pesquisa VORTEX2. Dezenas de cientistas, incluindo os autores, conseguiram registrar todo o ciclo de vida de um tornado supercelular durante o VORTEX2 em 2009.
Yvette Richardson

Se tudo correr bem, os membros da equipe estarão concentrados nos dados que estão chegando. Alguns estarão lançando balões meteorológicos a várias distâncias do tornado, enquanto outros estarão colocando “pods” contendo instrumentos meteorológicos diretamente no caminho do tornado.

Uma rede completa de estações de observação será instalada ao longo da tempestade, com radares coletando dados de vários ângulos, fotógrafos capturando a tempestade de vários ângulos e veículos instrumentados cruzando áreas importantes da tempestade.

Nem todo o nosso trabalho é focado no tornado em si. Frequentemente, miramos áreas ao redor do tornado ou dentro de outras partes da tempestade para entender como a rotação se forma. Teorias sugerem que essa rotação pode ser gerada por variações de temperatura dentro da região de precipitação da tempestade, potencialmente a muitas milhas de onde o tornado se forma.

Uma ilustração mostra uma nuvem de tempestade com uma corrente ascendente e uma corrente descendente menor atrás dela. Ambas estão girando. Uma bola de futebol girando indica o tipo de giro.
Formação de um tornado: Mudanças na velocidade e direção do vento com a altitude, conhecidas como cisalhamento do vento, estão associadas ao giro horizontal, semelhante ao de uma bola de futebol. À medida que esse ar giratório é atraído para a corrente ascendente da tempestade, a corrente ascendente gira. Uma corrente de ar separada desce por uma corrente descendente impulsionada pela precipitação e adquire giro horizontal devido às diferenças de temperatura ao longo da corrente de ar. Esse ar giratório pode ser inclinado para a vertical e sugado para cima pela corrente ascendente da supercélula, contraindo o giro próximo ao solo em um tornado.
Paul Markowski/Estado da Pensilvânia

Durante tudo isso, as equipes permanecem em contato usando mensagens de texto e software que nos permite ver a posição de todos em relação às últimas imagens de radar. Também estamos observando a previsão do tempo para o dia seguinte para que possamos planejar para onde ir em seguida e encontrar quartos de hotel e, com sorte, um jantar tardio.

O que todos esses instrumentos dizem sobre a tempestade?

Uma das ferramentas mais importantes para caçar tempestades é o radar meteorológico. Ele captura o que está acontecendo com precipitação e ventos acima do solo.

Usamos vários tipos de radares, normalmente acoplados a caminhões para que possamos nos mover rapidamente. Alguns transmitem com um comprimento de onda maior que nos ajuda a ver mais longe em uma tempestade, mas ao custo de uma largura maior para seu feixe, resultando em uma imagem mais difusa. Eles são bons para coletar dados em toda a tempestade.

Radares de comprimento de onda menor não conseguem penetrar tão longe na precipitação, mas oferecem a visão de alta resolução necessária para capturar fenômenos de pequena escala, como tornados. Colocamos esses radares mais perto do tornado em desenvolvimento.

Uma visão interna de alguns dos sistemas móveis e ferramentas que os cientistas usam na caça de tempestades, incluindo como os membros da equipe monitoram tempestades em tempo real.

Também monitoramos o vento, a pressão do ar, a temperatura e a umidade ao longo do solo usando vários instrumentos acoplados a veículos em movimento, ou implantando temporariamente conjuntos estacionários desses instrumentos antes da tempestade que se aproxima. Alguns deles devem ser atingidos pelo tornado.

Balões meteorológicos também fornecem dados cruciais. Alguns são projetados para ascender pela atmosfera e capturar as condições fora da tempestade. Outros viajam pela própria tempestade, medindo as variações importantes de temperatura no ar resfriado pela chuva abaixo da tempestade. Cientistas agora estão usando drones da mesma forma em partes da tempestade.

Os símbolos mostram os caminhos de mais de 70 sondas transportadas por balões que a equipe dos autores lançou em uma tempestade de supercélulas. As sondas, carregadas pelo vento, mapearam a temperatura na região de corrente descendente da tempestade, que pode ser uma fonte crítica de rotação para tornados. Luke LeBel/Penn State
Uma das autoras, Yvette Richardson, lança um balão meteorológico e investiga uma tempestade.
Shawn Murdzek e Branden Katona/Penn State

Tudo isso dá aos cientistas uma visão dos processos que acontecem durante a tempestade, antes e durante o desenvolvimento do tornado e ao longo da vida do tornado.

Como você se mantém seguro enquanto persegue tornados?

Tempestades podem ser muito perigosas e imprevisíveis, por isso é importante estar sempre atento e observar a tempestade.

Uma tempestade pode circular, desenvolvendo um novo tornado a jusante do anterior. Tornados podem mudar de direção, particularmente quando estão morrendo ou quando têm uma estrutura complexa com múltiplos funis. Caçadores de tempestades sabem olhar para a tempestade inteira, não apenas para o tornado, e estar alertas para outras tempestades que podem surgir furtivamente. Um plano de fuga baseado no movimento esperado da tempestade e na rede rodoviária é essencial.

Em 1947, o Thunderstorm Project foi o primeiro estudo científico em larga escala dos EUA sobre tempestades e o primeiro a usar radar e aviões. Outros projetos icônicos se seguiram, incluindo aqueles que implantaram um Totable Tornado Observatory, ou Toto, que inspirou o instrumento ‘Dorothy’ no filme ‘Twister’.

Cientistas assumem riscos calculados quando estão caçando tempestades — o suficiente para coletar dados cruciais, mas nunca colocando suas equipes em muito perigo.

Acontece que dirigir é, na verdade, a parte mais perigosa da perseguição de tempestades, principalmente quando as estradas estão molhadas e a visibilidade é ruim – como costuma ser o caso no fim do dia. Durante a perseguição, o perigo de dirigir pode ser agravado pela direção errática de outros caçadores de tempestades e engarrafamentos ao redor das tempestades.

O que acontece com todos os dados coletados durante a caça à tempestade?

Seria bom ter momentos de “eureka” imediatos, mas os resultados levam tempo.

Depois de coletarmos os dados, passamos anos analisando-os. Combinar dados de todos os instrumentos para obter uma imagem completa da tempestade e como ela evoluiu leva tempo e paciência. Mas ter dados sobre o vento, temperatura, umidade relativa e pressão de muitos ângulos e instrumentos diferentes nos permite testar teorias sobre como os tornados se desenvolvem.

Embora o processo de análise seja lento, as descobertas geralmente são tão emocionantes quanto o próprio tornado.

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