Downburst

Ilustração de um downburst. O ar colapsa em sentido descendente até entrar em contacto com o solo, de onde se espalha de forma radial em todas as direções.

Um downburst, popularmente conhecido pelos termos explosão atmosférica e microexplosão/macroexplosão, é um vento repentino, de grande intensidade e junto ao solo que, a partir de determinado ponto, sopra de forma radial; isto é, em linha reta em todas as direções a partir do ponto de contacto com o terreno. Geralmente duram de segundos a minutos.

Downbursts são correntes de ar descendentes particularmente fortes dentro de tempestades convectivas. Às vezes, downbursts emanam de nuvens cúmulos-nimbus congestus. Esses fenômenos são mais frequentemente criadas por uma zona de ar mais frio e seco, originado a partir do resfriamento evaporativo durante a precipitação.

Esse fenômeno produz frequentemente ventos de grande periculosidade e concentrados em uma área limitada, podendo ser confundido com um tornado. No entanto, enquanto num tornado os ventos de grande velocidade giram em volta de um ponto central e se deslocam para dentro e para cima, no downburst movem-se unicamente em direção ao solo e depois para fora do ponto onde aterram.

Os downbursts secos estão associadas a tempestades que apresentam muito pouca chuva ou nenhuma precipitação, enquanto os downbursts úmidos são criadas por tempestades com quantidades significativas de precipitação. Microexplosões (microbursts) e macroexplosões (macrobursts) são dois sub-tipos de explosões atmosféricas (downbursts) em escalas muito pequenas e grandes, respectivamente. Uma variedade rara de um downburst seco, o heatburst, é criado por correntes verticais na parte de trás de antigos limites de escoamento e linhas de instabilidade onde a precipitação é escassa. Os heatbursts geram temperaturas significativamente mais altas devido à falta de ar resfriado pela chuva em sua formação e aquecimento compressivo durante a descida.

Downbursts são um tópico de discussão notável na aviação, uma vez que criam cisalhamento vertical do vento, que tem o potencial de ser perigoso para a aviação, especialmente durante o pouso (ou decolagem), onde as janelas de desempenho de velocidade do ar são as mais estreitas. Vários acidentes fatais e históricos nas últimas décadas são atribuídos ao fenômeno e o treinamento da tripulação de voo se esforça muito sobre como reconhecer e se recuperar adequadamente de um evento de downburst/cisalhamento do vento; a recuperação de cisalhamento do vento, entre outros eventos climáticos adversos, são tópicos padrão em todo o mundo no treinamento de simulador de voo que as tripulações de voo recebem e devem concluir com sucesso. A tecnologia de detecção e previsão do tempo também foi implementada em grande parte do mundo e particularmente em torno dos principais aeroportos, que em muitos casos realmente têm equipamentos de detecção de cisalhamento do vento em campo. Esses equipamentos ajudam os controladores de tráfego aéreo e os pilotos a tomar decisões sobre a segurança e a viabilidade de operar no aeroporto ou nas proximidades durante tempestades convectivas.

Definição

Danos de um downburst em linha reta.

Um downburst é criado por uma corrente de ar descendente que, após atingir a superfície, se espalha em todas as direções e é capaz de produzir ventos em linha reta de mais de 240 km/h (150 mph) e teoricamente até mesmo de 330 km/h (205 mph), frequentemente produzindo danos semelhantes, mas distinguíveis, dos causados ​​por tornados. Os danos causados ​​pelas corrente descendente irradiam de um ponto central à medida que a coluna descendente se espalha ao atingir a superfície, enquanto os danos causados ​​pelo tornado tendem a ter danos convergentes consistentes com ventos rotativos. Para diferenciar entre danos causados ​​por tornados e danos causados ​​por uma explosão descendente, o termo "ventos em linha reta" é aplicado aos danos causados ​​por downbursts.

Downbursts no ar que é livre de precipitação ou contém virga são conhecidos como downbursts secos; aqueles acompanhados de precipitação são conhecidos como downbursts úmidos. Geralmente são formados por ar resfriado pela precipitação que descende para a superfície, mas também podem ser alimentados por ventos fortes em baixos níveis sendo desviados em direção à superfície por processos dinâmicos em uma tempestade, como em uma corrente descendente de flanco frontal (Rear Flank Downdraft). A maioria dos downbursts tem menos de 4 km (2,5 mi) de extensão, sendo chamados de microbursts. Downbursts maiores que 4 km (2,5 mi) de extensão são às vezes chamados de macrobursts. No caso extremo, uma série ou aglomerado de downbursts contínuos resultam em um derecho, que cobre áreas enormes com mais de 320 km (200 mi) de largura e mais de 1.600 km (1.000 mi) de comprimento, persistindo durante 12 horas ou mais, e que está associado a alguns dos ventos de linha reta mais intensos possíveis.

O termo microburst foi definido pelo especialista em meteorologia de mesoescala Ted Fujita como um tipo de downburst afetando uma área de 4 km (2,5 mi) de diâmetro ou menos. Ted Fujita também cunhou o termo macroburst para downbursts maiores que 4 km (2,5 mi).

Downbursts secos

Esquema de um microburst seco.

Quando a chuva cai abaixo da base das nuvens ou se mistura com ar seco, ela começa a evaporar e esse processo de evaporação resfria o ar. O ar frio mais denso desce e acelera à medida que se aproxima da superfície. Quando o ar frio se aproxima da superfície, ele se espalha em todas as direções. Os ventos fortes que se espalham neste tipo de padrão, mostrando pouca ou nenhuma curvatura, são conhecidos como ventos em linha reta.

Downbursts secos são normalmente produzidas por tempestades de base alta que contêm pouca ou nenhuma precipitação superficial. Elas ocorrem em ambientes caracterizados por um perfil termodinâmico exibindo um V invertido no perfil térmico e de umidade, conforme visto em um diagrama termodinâmico Skew-T log-P. Wakimoto (1985) desenvolveu um modelo conceitual (sobre as Altas Planícies dos Estados Unidos) de um ambiente de um microburst seco que compreendia três variáveis importantes: a umidade de nível médio, base da nuvem na troposfera média e baixa umidade relativa da superfície. Essas condições evaporam a umidade do ar à medida que ela cai, resfriando o ar e fazendo com que ele caia mais rápido porque é mais denso.

Downbursts úmidos

Um microburst úmido.

Os downbursts úmidos são acompanhados por precipitação significativa na superfície. Esses ventos descendentes dependem mais do arrasto da precipitação para a aceleração descendente das parcelas, bem como da flutuabilidade negativa que tende a impulsionar microbursts "secos". Como resultado, maiores proporções de mistura são necessárias para que esses downbursts se formem (daí o nome downburst "úmido"). O derretimento de gelo na camada das nuvens, especialmente do granizo, parece desempenhar um papel importante na formação de downbursts (Wakimoto e Bringi, 1988), especialmente no nível mais baixo de 1 km acima do nível da superfície.^{[carece de fontes]} Esses fatores, entre outros, dificultam a previsão de microbursts úmidos.

Característica	Microburst/Macroburst seco	Microburst/Macroburst úmido
Localização de maior probabilidade nos Estados Unidos	Centro-Oeste/Oeste	Sudeste/Sul
Precipitação	Pouca ou nenhuma	Moderada ou torrencial
Bases de nuvem	Até 500 hPa (mb)	Até 850 hPa (mb)
Recursos abaixo da base da nuvem	Virga	Cortina de precipitação
Catalisador primário	Resfriamento evaporativo	Carga de precipitação e resfriamento evaporativo
Ambiente abaixo da base da nuvem	Camada seca profunda/baixa umidade relativa/taxa de lapso adiabático seco	Camada seca rasa/alta umidade relativa/taxa de lapso adiabático úmido

Ventos em linha reta

Os ventos em linha reta (também conhecidos como ventos de arado, rajadas de trovoada e furacões da pradaria) são ventos muito fortes que podem causar danos, demonstrando a ausência do padrão de dano rotacional associado aos tornados. Ventos em linha reta são comuns nas frentes de rajadas de uma tempestade, em um colapso de um Jato de influxo traseiro, ou de um downburst de uma tempestade intensa. Esses eventos podem causar danos consideráveis, mesmo na ausência de um tornado. Os picos de rajadas de vento podem atingir os 210 km/h (130 mph), enquanto os ventos de 95 km/h (59,0 mph) ou mais podem durar mais de vinte minutos. Nos Estados Unidos, esses eventos de ventos em linha reta são mais comuns durante a primavera, quando a instabilidade é maior e frentes climáticas cruzam o país rotineiramente. Eventos de ventos em linha reta na forma de derechos podem ocorrer em toda a metade leste dos EUA.

Ventos retos podem ser prejudiciais nas atividades marinhas. Pequenos navios, lanchas e veleiros correm riscos devido a esses fenômenos meteorológicos.

Formação

Ilustração das duas principais causas da formação de um downburst. À esquerda, o ar frio não consegue ser mantido dentro da nuvem e desce em direção ao solo, formando o downburst. À direita, a chuva evapora ao encontrar uma camada de ar seco, aumentando a densidade do ar frio

Um downburst pode ter diferentes causas, porém, a mais comum é através do resfriamento evaporativo durante uma precipitação muito intensa. Quando há uma massa de ar em médios níveis mais seca, as gotas d'água evaporam e as pedras de granizo derretem, aumentando a densidade do ar frio, que ganha impulso à medida que cai. Ao atingir o solo, ocorre uma "explosão" de ventos divergentes, denominados de outburst.

Heatbursts

Um tipo especial e muito mais raro de um downburst, é o heatburst, que resulta do aquecimento compressivo do ar evaporado pela precipitação à medida que desce de altitude muito alta, geralmente no verso de uma tempestade em processo de dissipação ou outflow boundary. Os heatbursts são principalmente uma ocorrência noturna, podem produzir ventos acima de 160 km/h (100 mph), são caracterizadas por ar excepcionalmente seco, podem de repente elevar a temperatura da superfície para 38 °C (100 °F) ou mais e às vezes persistem por várias horas.

Perigo para a aviação

Os downbursts, particularmente os microbursts, são excepcionalmente perigosos para aeronaves que estão decolando ou pousando devido ao forte cisalhamento vertical do vento causado por esses eventos. Vários acidentes fatais são atribuídos a downbursts.

Uma microburst geralmente faz com que as aeronaves caiam quando estão tentando pousar ou logo após a decolagem (Voo 63 da American Airlines e, e Voo Delta Air Lines 318 são exceções notáveis). O microburst é uma rajada de ar extremamente poderosa que, uma vez atingindo a superfície, se espalha em todas as direções. Como a aeronave está entrando para pousar, os pilotos tentam desacelerar o avião para uma velocidade apropriada. Quando o microburst atingir, os pilotos verão um grande pico em sua velocidade aérea, causado pela força do vento contrário criado pelo microburst. Um piloto inexperiente com microbursts tentaria diminuir a velocidade. O avião, então, viajaria através da microburst, e voaria para o vento contrário, causando uma diminuição repentina na quantidade de ar que flui através das asas. A diminuição do fluxo de ar sobre as asas da aeronave provoca uma queda na quantidade de sustentação produzida. Essa diminuição na sustentação combinada com um forte fluxo descendente de ar pode fazer com que o empuxo necessário para permanecer na altitude exceda o que está disponível, fazendo assim com que a aeronave barraquinha. Se o avião estiver em baixa altitude logo após a decolagem ou durante o pouso, ele não terá altitude suficiente para se recuperar.

O microburst mais forte registrado por estação meterológica (não contando velocidades estimadas de outros eventos) até hoje ocorreu em Andrews Field, Maryland em 1° de agosto de 1983, com a velocidade do vento atingindo 240,5 km/h (149,4 mph).

Eventos notáveis

• 1° de agosto de 1674 - Uma linha de tempestade produz ventos extremos com velocidades extraordinárias, generalizadas e extremamente raras nos Países Baixos, produzindo danos por vento classificados em F3 (a classe limite para downbursts). A localidade mais afetada foi Utrecht, onde casas bem-construídas de calcário foram completamente demolidas pelo vento, e uma grande catedral teve o colapso total de muitas de suas paredes de calcário, que eram extremamente grossas. A nave da catedral sofreu colapso parcial generalizado. Os destroços levaram dois séculos para serem limpos.
• 24 de julho de 2023 - Um downburst extremo produziu rajadas de 217 km/h em La Chaux-de-Fonds (Suiça). Várias localidades tiveram danos muito graves. Os danos se destacam em casas de calcário que foram totalmente destelhadas, com algumas tendo seus andares superiores colapsados, inúmeras árvores e postes arrancados, e até resultando no colapso de uma parte de uma igreja de pedra. Um guindaste pesado e alto caiu e matou 1 homem que estava estacionado em um carro. Algumas outras edificações de concreto foram severamente danificadas.

Ver também

• Borrasca branca
• Lista de rajadas descendentes no Brasil
• Derecho (meteorologia)
  • Lista de eventos de derecho
• Bow echo
• Frente de rajada