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Cisalhamento do vento, também chamado de tesoura de vento ou gradiente de vento, é uma diferença na velocidade e/ou na direção do vento em uma distância relativamente curta na atmosfera. O cisalhamento do vento pode ser dividido em vertical (mudança de vento sobre uma distância vertical), horizontal (mudança de vento sobre uma distância horizontal) ou ambos.

A ilustração abaixo representa uma situação de cisalhamento vertical de vento. Clique para ampliar.

Cisalhamento vertical de vento. Imagem: Alexander Markham (adaptado).
Cisalhamento vertical de vento. Imagem: Alexander Markham (adaptado).


O cisalhamento do vento pode estar associado a linhas de instabilidade e frentes frias. São observados também perto de micro-explosões, montanhas, prédios e turbinas eólicas. O cisalhamento do vento tem um efeito significativo durante a decolagem e o pouso de aeronaves, devido aos seus efeitos sobre o controle da aeronave, e tem sido contribuinte para muitos acidentes.

Os pilotos são treinados para evitar qualquer tipo de cisalhamento do vento, pois podem ocorrer várias situações perigosas: em uma micro-explosão, a intensidade dos ventos pode dobrar em um minuto ou menos. Os ventos podem mudar e se cruzar rapidamente, causando muita turbulência e podendo descontrolar os aviões.

 

Ilustração de uma micro-explosão, feita pela NASA. Observe o movimento descendente do ar até atingir o nível do solo, que, em seguida, se espalha em todas as direções.
Ilustração de uma micro-explosão, feita pela NASA. Observe o movimento descendente do ar até atingir o nível do solo, que, em seguida, se espalha em todas as direções.

 

Um problema ainda maior para os pilotos é a turbulência de céu claro, um turbulento movimento dos ventos causado pelo cisalhamento, porém com ausência de pistas visuais, como nuvens. A região atmosférica mais suscetível a esse tipo de turbulência é a alta troposfera, em altitudes entre 7 e 12 km. Em altitudes mais baixas, pode também ocorrer perto de cadeias de montanhas.

Geralmente é impossível detectar a olho nu e muito difícil de detectar com radares convencionais essa turbulência. Como resultado, é difícil para os pilotos de aeronaves detectá-las e evitá-las.

Embora as altitudes perto da tropopausa (12km) sejam geralmente sem nuvens, finas nuvens Cirrus podem se formar onde há mudanças bruscas na velocidade do vento, por exemplo. Linhas de Cirrus perpendiculares ao fluxo do vento indicam possível turbulência de céu claro, especialmente se as suas extremidades estiverem dispersas.


O cisalhamento de vento pode ser uma ameaça para paraquedistas, que podem ser empurrados para fora do seu curso por mudanças bruscas na direção e na velocidade do vento, podendo colidir com pontes, edificações, árvores, outros paraquedistas e o chão.


As situações meteorológicas mais comuns onde o cisalhamento de vento é observado incluem:

Frentes: cisalhamento significativo é observado quando a diferença de temperatura através da frente é de 5°C ou mais, e quando a frente se move a 55 km/h ou mais rápido. O cisalhamento de vento vertical acima de frentes quentes é mais preocupante para a aviação do que perto e atrás de frentes frias, devido à sua maior duração.

Montanhas: quando os ventos sopram sobre uma montanha, um cisalhamento vertical é observado. Se o fluxo for forte o suficiente, turbulentos redemoinhos (conhecidos como "rotores") associados com nuvens lenticularis podem se formar, e eles são muito perigosos para subida e a descida de aeronaves.

Inversões térmicas: quando em uma noite clara e calma, uma inversão é formada perto do chão, a fricção não afeta o vento acima do topo da camada de inversão, causando uma diferença na direção do vento abaixo da camada com relação à camada acima.

Micro-explosões: quando ocorre uma micro-explosão, os ventos próximos à superfície mudam de direção, apontando para fora do centro da corrente descendente. Quanto mais forte for o vento, mais forte será o cisalhamento vertical do vento resultante.

O cisalhamento de vento também influencia os ciclones tropicais. Os ciclones tropicais são basicamente "motores térmicos", alimentados pela diferença de temperatura entre a superfície do oceano e a alta atmosfera. O desenvolvimento do ciclone tropical requer baixo cisalhamento vertical de vento, de forma que seu núcleo quente pode permanecer acima de seu centro de circulação de superfície, promovendo assim o fortalecimento. O cisalhamento vertical de vento "rasga" a "máquina" do motor de calor fazendo com que ele quebre.


O cisalhamento vertical de vento é um fator muito importante na determinação dos tipos de trovoadas e na severidade delas. O cisalhamento vertical engrandecerá ou diminuirá as forças das correntes de ar, o que favorecerá ou não a ocorrência de trovoadas. Trovoadas que ocorrem em fraco cisalhamento vertical de vento geralmente aparecem "planas" verticalmente, espalhadas para os dois lados.

 

Estas tempestades duram pouco tempo porque a corrente de ar descendente corta a corrente de ar ascendente pela parte de baixo. Cumulonimbus que ocorrem em forte cisalhamento vertical de vento são mais duradouras e fortes, porque as duas correntes de ar (ascendente e descendente) não estarão exatamente uma acima da outra, pois no topo da nuvem a direção ou a velocidade do vento serão diferentes da direção ou da velocidade do vento na base da nuvem.

 
Temporais severos, que podem gerar tornados e granizo, requerem cisalhamento de vento para organizar a tempestade de tal maneira a manter o temporal durante um longo período de tempo. Trovoadas em uma atmosfera com praticamente nenhum cisalhamento vertical de vento enfraquecem assim que ocorre a descida da corrente mais forte da chuva, o que, em seguida, rapidamente corta a entrada de ar relativamente quente e "mata" a tempestade.


As ilustrações abaixo retratam duas Cumulonimbus: uma, com um fraco cisalhamento vertical de vento; outra, com forte cisalhamento vertical de vento. Clique para ampliar.


O cisalhamento de vento também pode criar ondas. Isso ocorre quando uma inversão atmosférica separa duas camadas com uma diferença muito forte na direção do vento. Se o vento encontra distorções na camada de inversão causada por correntes térmicas que vêm de baixo para cima, ele irá criar ondas de cisalhamento significativas, também conhecidas como ondulações Kelvin-Helmholtz.


Abaixo, fotos e vídeos de nuvens em diferentes situações de cisalhamento de vento. Clique para ampliar.




Nuvem Cumulonimbus com ausência de cisalhamento de vento, vista em João Pessoa, Paraíba, em 06/04/2013.



Nuvens Cumulonimbus com forte cisalhamento de vento, vistas em João Pessoa, Paraíba, em 25/01/2011.



Pôr do Sol e nuvens Cirrus com ondulações Kelvin-Helmholtz, causadas por cisalhamento de vento, vistas em João Pessoa, Paraíba, em 04/06/2012.


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Fontes:

 

http://www.dammous.com/tempo/t_cisa.asp
http://www.tpub.com/weather3/6-15.htm
http://www.ucar.edu/communications/quarterly/spring06/trex.jsp
http://ww2010.atmos.uiuc.edu/(Gh)/guides/mtr/svr/comp/wind/home.rxml

Stull, BR, 1988 An introduction to Boundary Layer Meteorology, Kluwert Academic Publishers 666 pp.

John J. Hicks, Isadore Katz, Claude R. Landry, and Kenneth R. Hardy, "Clear-Air Turbulence: Simultaneous Observations by Radar and Aircraft" Science 18 August 1967: Vol. 157. no. 3790, pp. 808-809

 

 

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