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E se, em vez disso, os ventos que impulsionam a circulação atmosférica forem criados principalmente pela condensação de umidade? Muito disso ocorre sobre as florestas tropicais, com a água que evapora ou é transpirada das árvores (evapotranspiração). Os físicos e engenheiros florestais por trás dessa ideia controversa dizem que a derrubada das florestas tropicais podem reduzir os ventos e, por consequência, as chuvas.
O processo físico em si não está em discussão. Sempre que o vapor de água condensa-se para formar gotas, o seu volume é reduzido, diminuindo a pressão. Ar se move, criando vento.
Os cientistas do clima sempre consideraram isso como um efeito trivial. Esta é crítica principal a esta teoria, desde que foi apresentada pela primeira vez há quatro anos . “Este não é um efeito misterioso. Ele é pequeno e incluído em alguns modelos atmosféricos”, diz Isaac Held do National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), em Princeton, Nova Jersey.
Mas Anastassia Makarieva, da Universidade de São Petersburgo, na Rússia, diz que os gradientes de pressão “nunca ter receram uma investigação teórica”. Seus cálculos sugerem que a condensação de bilhões de litros de água acima de florestas gigantes produzem um efeito gigante ( Atmospheric Chemistry and Physics , doi.org / KBX ).
O co-autor Douglas Sheil, da Southern Cross University ,em Lismore, Austrália, diz que os críticos ainda têm de explicar por que eles acham que Makarieva está errado. Até por que, ele disse, “isso parece um poderoso mecanismo que rege os padrões climáticos ao redor do mundo”.
Judith Curry, do Instituto de Tecnologia da Geórgia, um dos autores do livro didático ‘Thermodynamics of Atmospheres and Oceans’ , é encorajador. “O processo que descreve é fisicamente correto”, disse ela. “A questão principal é a sua magnitude relativa em comparação com outros processos.”
Ninguém duvida que as florestas ‘reciclam’ a chuva através da evaporação e transpiração. Mas esta é a primeira sugestão de que este processo de reciclagem também influencia até os ventos que sugam o ar úmido do oceano entre os continentes.
As implicações são enormes. “Nas teorias padrão, se perdermos as florestas, a precipitação nos interiores continentais geralmente declina de 10 a 30 por cento. Em nossa teoria, é provável um declínio de 90 por cento ou mais”, diz Sheil.
Mas não são apenas más notícias. Se as florestas derrubadas forem replantadas, a teoria sugere, então, que os ventos que geram chuva podem voltar até mesmo para as terras mais áridas. Afinal, o Saara era um pantanal exuberante 6000 anos atrás.
Where do winds come from? A new theory on how water vapor condensation influences atmospheric pressure and dynamics
A. M. Makarieva1,2, V. G. Gorshkov1,2, D. Sheil3,4,5, A. D. Nobre6,7, and B.-L. Li2
1Theoretical Physics Division, Petersburg Nuclear Physics Institute, 188300, Gatchina, St. Petersburg, Russia
2XIEG-UCR International Center for Arid Land Ecology, University of California, Riverside, CA 92521, USA
3School of Environment, Science and Engineering, Southern Cross University, P.O. Box 157, Lismore, NSW 2480, Australia
4Institute of Tropical Forest Conservation, Mbarara University of Science and Technology, Kabale, Uganda
5Center for International Forestry Research, P.O. Box 0113 BOCBD, Bogor 16000, Indonesia
6Centro de Ciência do Sistema Terrestre INPE, São José dos Campos SP 12227-010, Brazil
7Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia, Manaus AM 69060-001, Brazil
Abstract. Phase transitions of atmospheric water play a ubiquitous role in the Earth’s climate system, but their direct impact on atmospheric dynamics has escaped wide attention. Here we examine and advance a theory as to how condensation influences atmospheric pressure through the mass removal of water from the gas phase with a simultaneous account of the latent heat release. Building from fundamental physical principles we show that condensation is associated with a decline in air pressure in the lower atmosphere. This decline occurs up to a certain height, which ranges from 3 to 4 km for surface temperatures from 10 to 30 °C. We then estimate the horizontal pressure differences associated with water vapor condensation and find that these are comparable in magnitude with the pressure differences driving observed circulation patterns. The water vapor delivered to the atmosphere via evaporation represents a store of potential energy available to accelerate air and thus drive winds. Our estimates suggest that the global mean power at which this potential energy is released by condensation is around one per cent of the global solar power – this is similar to the known stationary dissipative power of general atmospheric circulation. We conclude that condensation and evaporation merit attention as major, if previously overlooked, factors in driving atmospheric dynamics.
Final Revised Paper (PDF, 503 KB) Discussion Paper (ACPD)
Citation: Makarieva, A. M., Gorshkov, V. G., Sheil, D., Nobre, A. D., and Li, B.-L.: Where do winds come from? A new theory on how water vapor condensation influences atmospheric pressure and dynamics, Atmos. Chem. Phys., 13, 1039-1056, doi:10.5194/acp-13-1039-2013, 2013. Bibtex EndNote Reference Manager XML
