Um mundo de vento

O ciclo de ascensão e queda do ar demonstrado no exemplo de uma cidade, na página anterior, ilustra uma célula de convecção básica. A convecção acontece quando o movimento em massa ou circulação transfere calor por uma superfície. Produto da mudança da temperatura e pressão, esse processo é um dos componentes centrais do clima mundial.

A circulação mundial do clima

Imagine uma Terra que não tenha rotação e nem noite. Nesse exemplo, vamos imaginar também que o Sol ainda aqueça mais as áreas em torno do Equador e menos as áreas próximas aos pólos. Isso se assemelha bastante ao nosso exemplo envolvendo cidades, exceto que todo o cinturão equatorial seria uma "cidade" nesse cenário, e a terra e mar adjacentes aos pólos seriam o "campo". Isso resultaria em duas imensas células de convecção em forma de bacia, uma em cada hemisfério. Os fluxos superficiais de ar frio avançariam em direção ao Equador, se aquecendo no percurso. Ao chegar, o ar subiria como vento vertical. De lá, seria arrastado na direção dos pólos em forma de vento aéreo elevado, em refrigeração.

Mas o planeta do nosso exemplo não tem rotação; quando aplicamos rotação ao modelo bicelular hipotético que estamos estudando, as coisas começam rapidamente a se complicar. Além de períodos de dia e noite que aquecem e resfriam a Terra de maneira alternada, seria preciso levar em conta três outros fatores chave na circulação atmosférica global:

1. A força de pressão-gradiente: embora o Equador e os pólos representem grandes áreas de pressão do ar diferenciada, o planeta está recoberto de áreas de alta e baixa pressão. Esses gradientes naturais geram vento adicional, com o influxo de ar sob alta pressão a áreas de baixa pressão. Os meteorologistas registram essas diferenças traçando linhas conhecidas como isóbares nos mapas, para conectar as áreas com a mesma pressão atmosférica. Elas usualmente assumem a forma de camadas em rotação  e círculos concêntricos em torno de áreas de alta e baixa pressão importantes. Uma vez mais, falamos do mesmo princípio explorado no exemplo da cidade - mas imagine sistemas de alta e de baixa pressão espalhados por qualquer dado hemisfério. Os centros de baixa pressão recebem o nome de ciclones (não confundir com furacões). Giram no familiar padrão de um vórtice, visto em furações, onde os ventos de alta pressão se movem em espiral para a porção central, de baixa pressão, e de lá ascendem verticalmente. Os centros de alta pressão são conhecidos como anticiclones, como o nome implica o oposto de um ciclone. O ar de alta pressão desce verticalmente e se move em espiral ao longo da superfície para áreas de baixa pressão.
   

2. A força de Coriolis: todos os objetos e fluidos que se movem livremente na Terra estão sujeitos a essa força. No hemisfério norte, os ventos são defletidos para a direita, e no hemisfério sul para a esquerda. A força é menos intensa nos pólos e mais intensa perto do Equador. Como isso afetaria nosso modelo de uma Terra sem rotação? Significa que o vento não sopra simplesmente para o norte ou sul, da alta para a baixa pressão. De fato, o efeito Coriolis força os fluxos de ar a assumir uma direção ocidental ou oriental. Isso rompe a convecção hemisférica em três tipos distintos de células: duas células de Hadley, duas células Ferrell e duas células polares. As células Hadley e Ferrell levam os nomes dos meteorologistas que as descobriram.
   

3. Fricção com a superfície da Terra: sempre que o vento de superfície encontra a Terra, existe potencial de fricção, que desacelera e redireciona o fluxo de ar. Os  ventos  aéreos elevados, porém, não encontram essa resistência e, como resultado, viajam em velocidade muito mais alta. Isso fica especialmente evidente nos jet streams, grandes e tortuosos rios de ar em movimento rápido que existem entre os seis mil e os 14 mil metros de altura e viajam a velocidades de até 320 km/h.
   

Essas três forças ditam a força e a direção dos ventos da Terra. Mas continuam a existir condições locais a considerar nos pontos de contato entre zonas de alta e de baixa pressão. Eles podem incluir costas, montanhas, vales e áreas próximas a focos de atividade vulcânica.