Frentes

Organizado por: Edson Yatabe Barbosa


Avaliado por: Fernanda Marcello de Oliveira

               As Frentes são sistemas transientes que atingem toda a América do Sul. São mais frequentes em latitudes médias (Justi da Silva e Silva Dias, 2002) e são um dos sistemas que mais alteram a dinâmica da atmosfera na região Sul/Sudeste do Brasil. Geralmente acompanham uma faixa de nebulosidade, por se localizarem entre o encontro de duas diferentes massas de ar, uma quente e úmida vinda da região equatorial e outra relativamente mais fria e mais densa vinda da região polar. 

                 O termo frente (em analogia as frentes de batalha da Primeira Guerra Mundial) foi proposto por Jacob Bjerknes em 1919 no modelo conceitual onde mostrava que durante o processo de convergência dos ventos em superfície, o ar quente, menos denso, sobe sobre o ar frio (cunha de ar frio). Este modelo foi chamado de Teoria da Frente Polar (Figura 1).

 Figura 1- Modelo conceitual da Teoria da Frente Polar (Bjerknes e Solberg, 1922).

Quando uma frente está surgindo, ocorre a Frontogênese e quando está em seu término, ou seja, está perdendo suas características ou propriedades, ocorre a Frontólise. 

 Estes sistemas podem ser classificados em relação ao movimento de suas massas de ar:

•  Frente Fria: A Figura 2 mostra a região frontal de uma massa de ar frio que avança sob uma massa de ar quente. Quando a frente fria se desloca, frequentemente há uma diminuição da temperatura e umidade no local.
• Frente quente: A Figura 2 também mostra uma região frontal de uma massa de ar quente. A passagem desta frente, geralmente, deixa a atmosfera mais clara com condições para a ocorrência de nevoeiro. Assim como a frente fria, está associada a um ciclone.

 Figura 2- Frente Fria em azul e Frente Quente em vermelho no Hemisfério Norte - HN (Albrecht R. I., 2012).

• Frente Estacionária: Quando as massa de ar frio e quente se movem pouco em relação ao último tempo sinótico. Isso gera uma fronteira entre as massas fazendo com que os ventos fiquem praticamente paralelos, mas em direções opostas (Figura 3).

 

 Figura 3- Frente Estacionária no HN (Albrecht R. I., 2012).

•  Frente Oclusa: Quando a frente fria avança com maior velocidade que a frente quente, alcançando-a, provocando assim a oclusão dessas frentes ( Figura 4).

 Figura 4- Frente Fria em azul, Frente quente em vermelho e Frente oclusa em roxo no HN (Albrecht R. I., 2012).

 

Na meteorologia, estamos mais interessados na passagem da frente fria, pois na maioria dos casos, há precipitação significativa associada com a sua passagem, além disso, o deslocamento da massa de ar fria pode gerar geadas e friagens que impactam a população em geral. Portanto, devemos saber como identificá-las e segundo CPTEC (2012), esses são alguns critérios para o hemisfério sul:

• Forte gradiente de temperatura próximo à superfície;
• Jato Polar bem definido no nível de 250hPa;
• A nebulosidade e precipitação ocorrem em uma área estreita do lado da massa de ar fria;
• Giro do vento do quadrante norte para o quadrante sul nos baixos níveis;
• Convergência dos ventos na região do gradiente de temperatura;
• Convergência de umidade em baixos níveis;
• Aumento da pressão atmosférica na retaguarda da frente fria;
• Movimentos ascendentes(omega < 0) na faixa próxima ao gradiente de temperatura;
• Presença de um cavado nos níveis médios da troposfera.

Além disso, podemos também identificar a frente quente, a frente oclusa e a frente estacionária. A primeira pode ser identificada pelo gradiente de temperatura, menos intenso que o associado a frentes frias, e também pela cobertura de nuvens mais estratificada. A frente oclusa geralmente encontra-se na região de menor pressão em relação às outras frentes e associados com nuvens do tipo Nimbostratus. A oclusão pode ser quente ou fria, dependendo do contraste de temperaturas entre as massas de ar (Fig. 5). O ponto onde as três frentes (fria, quente e oclusa) se encontram denomina-se ponto triplo. Finalmente, para a frente estacionária basta observar o movimento da frente em relação ao último tempo sinótico, se não houve deslocamento significativo, portanto é uma região da frente estacionária. 

Fig. 5 - Ocusão fria (esquerda) e quente (direita). Fonte: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d2/Front_occlus_trowal_en.png

Características

• As frentes frias que percorrem o litoral da América do Sul são, tipicamente, configuradas na direção noroeste-sudeste e apresentam uma trajetória de sudoeste para nordeste.
• A precipitação é formada ao longo das frentes quente e fria, e a região entre essas frentes é conhecida como setor quente, que é nublado com a presença de precipitação devido à instabilidade.
• Climatologicamente, segundo Cavalcanti e Kousky, 2009, há uma sazonalidade da passagem de frentes frias, sendo mais frequentes de maio a setembro. No Brasil, há passagens de frentes durante todo o ano na região sul do País. A Fig. 6 mostra o número médio de passagens de frentes por ano na América do Sul e adjacências.

Figura 6 - Número médio anual de passagens de frentes frias durante o período de 1979 a 2005 (Cavalcanti e Kousky, 2009).

Exemplo

Na noite do dia 17 de Julho de 2013, uma frente fria se estabeleceu na Argentina e se deslocou até o sudoeste do Amazonas e sul do Espírito Santo no dia 20, quando se tornou estacionária e logo se dissipou. A Figura 7 mostra a pressão (hPa) reduzida ao nível do mar (PRNM), temperatura (°C) em 1000mb e vento (m/s) em 850mb para as 00Z do dia 23/06/2013, onde a frente fria está representada pela linha azul com triângulos e a frente oclusa é a linha roxa intercalado com triângulos e semicírculos. 

Figura 7 - Campo de PRNM (hpa), temperatura(ºC), sombreado, em 1000mb e vento (m/s), vetor, em 850hPa.

Na Figura 8 foi traçado um perfil vertical na extensão da frente fria identificada acima, plotados os campos de temperatura e vento vertical. Nota-se o predomínio de movimentos ascendentes, principalmente mais próximo à superfície, devido à convergência dos ventos na região do gradiente. 

Figura 8- Perfil vertical de temperatura (ºC) e velocidade vertical do vento ao longo da frente

Já na Figura 9, plotou-se um perfil vertical semelhante ao da Figura 8, mas em uma longitude fixa (32oW). É interessante notar as diferentes temperaturas (gradiente) na região onde a frente se encontra, mostrando tanto a frente oclusa quanto a frente fria. E nesse gradiente, há um intenso movimento ascendente devido ao encontro dessas massas de ar e subsidência em seu entorno. Características já comentadas acima.

Figura 9- Perfil vertical de temperatura (ºC) e velocidade vertical do vento na longitude de 32oW


A Figura 10 é a imagem de satélite do canal do infravermelho sobreposta pela PRNM e vento (m/s) em 1000hPa para o mesmo caso.

Figura 10- Imagem de satélite do canal do infravermelho, PRNM (hPa) e vento (m/s).

Referências

 

Alfred J. Henry, 1922: Bjerknes and H. Solberg on the life cycle of cyclones and the polar front theory of
atmospheric circulation. Mon. Wea. Rev, 50, 468-473.

Andrade, K. M., & Cavalcanti, I. F. (2004). Climatologia dos sistemas frontais e padrões de comportamento para
o verão na América do Sul. In Congresso Brasileiro De Meteorologia (Vol. 13).Fortaleza: SBMet

Bjerknes, J. (1919). On the structure of moving cyclones. Monthly Weather Review, 47(2), 95-99.

Cavalcanti, I. F. A., & Kousky, V. E. (2009). Frentes frias sobre o Brasil. Tempo e clima no Brasil. São Paulo,
Oficina de Textos, 135-148.

http://cursos.cptec.inpe.br/~rcursos/pratico_analise_previsao_tempo/pdf/Apostila_112012.pdf(Acessado em: 05/06/2015)

http://www.cptec.inpe.br/~rupload/arquivo/sintese_julho2013.pdf (Acessado em: 05/06/2015)

http://earthobservatory.nasa.gov/Features/Bjerknes/bjerknes_3.php (Acessado em:05/06/2015 )

http://master.iag.usp.br/pr/ensino/sinotica/aula09/ (Acessado em: 07/06/2015)




 
Exemplo para avaliação: frente fria que passou pelo Brasil recentemente e fez com que as temperaturas diminuíssem a partir da madrugada do dia 15/6 (2a feira) no Paraná, SC e em SP també.

Data e hora específicos para fazer a análise usando os critérios mencionados pelo organizador:

       Dia 16/6/2015 (3a feira) às 00Z

Notícias que indicam e comprovam a ocorrência do evento:

http://www.canalrural.com.br/noticias/tempo/frente-fria-avanca-pelo-pais-57041

http://g1.globo.com/sao-paulo/noticia/2015/06/frente-fria-causa-chuva-e-queda-nos-termometros-em-sp-nesta-segunda.html

http://www.atribuna.com.br/noticias/noticias-detalhe/cidades/na-reta-final-do-outono-frente-fria-derruba-temperatura-na-baixada-santista/?cHash=18b53d2639691cb8352cff48e6dd56d9

Carta sinótica de superfície do CPTEC às 00Z do dia 16/6/2015, corroborando a frente fria presente:

http://www.cptec.inpe.br/noticias/noticia/127594

                  Neste exemplo, foram utilizados mapas dos campos de pressão (hPa) reduzida ao nível do mar (PRNM), temperatura (°C) em 1000mb e vento (m/s) em 850mb; e imagem de satélite do canal do infravermelho sobreposta pela PRNM e vento (m/s) em superfície para o mesmo caso.

Figura 1 - carta de superfície. Fonte: MASTER (http://www.masterantiga.iag.usp.br/ind.php?inic=00&pos=1&prod=previsao_glob) 

Figura 2: Imagem de satélite (infra-vermelho). Fonte: CPTEC (http://satelite.cptec.inpe.br/acervo/goes.formulario.logic)

                 Pelos campos de pressão, temperatura e vento na superfície (Figura 1) - pode-se identificar a frente fria na carta, ao norte do forte gradiente de temperatura próximo à superfície; assim como o giro do vento do quadrante norte para o quadrante sul nos baixos níveis  e convergência dos ventos na região do gradiente de temperatura. A nebulosidade e precipitação na área estreita do lado da massa de ar fria também foi verificada de acordo com as notícias e com a imagem de satélite pela banda de nebulosidade.