Vento e Correntes
O ar flui de áreas de alta pressão para áreas de baixa pressão porque o ar sempre procura pressão mais baixa. A combinação de diferenças de pressão atmosférica, força de Coriolis, atrito e diferenças de temperatura do ar próximo à Terra causam dois tipos de movimento atmosférico: correntes convectivas (movimento ascendente e descendente) e vento (movimento horizontal). Correntes e ventos são importantes, pois afetam as operações de decolagem, pouso e voo de cruzeiro. Mais importante ainda, correntes e ventos ou circulação atmosférica causam mudanças climáticas.
Padrões de vento
No Hemisfério Norte, o fluxo de ar de áreas de alta para baixa pressão é desviado para a direita e produz uma circulação no sentido horário em torno de uma área de alta pressão. Isso é conhecido como circulação anticiclônica. O oposto é verdadeiro para áreas de baixa pressão; o ar flui em direção a uma baixa e é desviado para criar uma circulação anti-horária ou ciclônica.
Os sistemas de alta pressão são geralmente áreas de ar seco e descendente. O bom tempo é normalmente associado a sistemas de alta pressão por esse motivo. Por outro lado, o ar flui para uma área de baixa pressão para substituir o ar ascendente. Este ar geralmente traz nebulosidade e precipitação crescentes. Assim, o mau tempo é comumente associado a áreas de baixa pressão.
Uma boa compreensão dos padrões de vento de alta e baixa pressão pode ser de grande ajuda ao planejar um voo, porque um piloto pode aproveitar os ventos de cauda benéficos. Ao planejar um voo de oeste para leste, ventos favoráveis seriam encontrados ao longo do lado norte de um sistema de alta pressão ou do lado sul de um sistema de baixa pressão. No voo de retorno, os ventos mais favoráveis seriam ao longo do lado sul do mesmo sistema de alta pressão ou do lado norte de um sistema de baixa pressão. Uma vantagem adicional é uma melhor compreensão de que tipo de clima esperar em uma determinada área ao longo de uma rota de voo com base nas áreas predominantes de altos e baixos.
Embora a teoria da circulação e dos padrões de vento seja precisa para a circulação atmosférica em larga escala, ela não leva em consideração as mudanças na circulação em escala local. Condições locais, características geológicas e outras anomalias podem alterar a direção e a velocidade do vento próximo à superfície da Terra.
Correntes Convectivas
Solo arado, rochas, areia e terra estéril absorvem a energia solar rapidamente e podem, portanto, liberar uma grande quantidade de calor; enquanto que a água, as árvores e outras áreas de vegetação tendem a absorver calor mais lentamente e emitem calor. O aquecimento desigual resultante do ar cria pequenas áreas de circulação local chamadas correntes convectivas.
As correntes convectivas causam o ar turbulento e turbulento às vezes experimentado ao voar em altitudes mais baixas durante o clima mais quente. Em um voo de baixa altitude sobre superfícies variadas, é provável que as correntes ascendentes ocorram sobre pavimentos ou locais áridos, e as correntes descendentes geralmente ocorrem sobre a água ou áreas expansivas de vegetação, como um grupo de árvores. Normalmente, essas condições turbulentas podem ser evitadas voando em altitudes mais altas, mesmo acima das camadas de nuvens cumulus.
As correntes convectivas são particularmente perceptíveis em áreas com uma massa de terra diretamente adjacente a um grande corpo de água, como um oceano, um grande lago ou outra área apreciável de água. Durante o dia, a terra aquece mais rápido que a água, de modo que o ar sobre a terra se torna mais quente e menos denso. Ele sobe e é substituído por ar mais frio e mais denso que flui sobre a água. Isso causa um vento terrestre chamado brisa do mar. Por outro lado, à noite, a terra esfria mais rápido que a água, assim como o ar correspondente. Nesse caso, o ar mais quente sobre a água sobe e é substituído pelo ar mais frio e mais denso da terra, criando um vento offshore chamado brisa terrestre. Isso inverte o padrão de circulação do vento local. As correntes convectivas podem ocorrer em qualquer lugar onde haja um aquecimento desigual da superfície da Terra.
As correntes convectivas próximas ao solo podem afetar a capacidade do piloto de controlar a aeronave. Por exemplo, na aproximação final, o ar ascendente do terreno desprovido de vegetação às vezes produz um efeito de balão que pode fazer com que um piloto ultrapasse o local de pouso pretendido. Por outro lado, uma aproximação sobre um grande corpo de água ou uma área de vegetação densa tende a criar um efeito de afundamento que pode fazer com que um piloto desavisado pouse antes do local de pouso pretendido.
Efeito de Obstruções no Vento
Existe outro perigo atmosférico que pode criar problemas para os pilotos. Obstruções no solo afetam o fluxo do vento e podem ser um perigo invisível. A topografia do solo e grandes edifícios podem interromper o fluxo do vento e criar rajadas de vento que mudam rapidamente de direção e velocidade. Essas obstruções variam de estruturas feitas pelo homem, como hangares, a grandes obstruções naturais, como montanhas, penhascos ou desfiladeiros. É especialmente importante estar atento ao voar dentro ou fora de aeroportos que tenham grandes edifícios ou obstruções naturais localizadas perto da pista.
A intensidade da turbulência associada às obstruções do solo depende do tamanho do obstáculo e da velocidade primária do vento. Isso pode afetar o desempenho de decolagem e pouso de qualquer aeronave e pode apresentar um risco muito sério. Durante a fase de pouso do voo, uma aeronave pode “cair” devido ao ar turbulento e estar muito baixa para eliminar obstáculos durante a aproximação.
Essa mesma condição é ainda mais perceptível ao voar em regiões montanhosas. Enquanto o vento flui suavemente pelo lado de barlavento da montanha e as correntes ascendentes ajudam a transportar uma aeronave sobre o pico da montanha, o vento do lado de sotavento não age de maneira semelhante. À medida que o ar flui para o lado de sotavento da montanha, o ar segue o contorno do terreno e é cada vez mais turbulento. Isso tende a empurrar uma aeronave para o lado de uma montanha. Quanto mais forte o vento, maior a pressão e a turbulência para baixo.
Devido ao efeito que o terreno tem sobre o vento em vales ou desfiladeiros, as correntes descendentes podem ser severas. Antes de realizar um voo em ou próximo a terreno montanhoso, é útil para um piloto não familiarizado com uma área montanhosa obter um check-out com um instrutor de voo qualificado para montanha.
Cisalhamento do Vento de Baixo Nível
O cisalhamento do vento é uma mudança repentina e drástica na velocidade e/ou direção do vento em uma área muito pequena. O cisalhamento do vento pode submeter uma aeronave a violentas correntes ascendentes e descendentes, bem como mudanças abruptas no movimento horizontal da aeronave. Embora o cisalhamento do vento possa ocorrer em qualquer altitude, o cisalhamento do vento de baixo nível é especialmente perigoso devido à proximidade de uma aeronave ao solo. O cisalhamento do vento de baixo nível é comumente associado à passagem de sistemas frontais, tempestades, inversões de temperatura e fortes ventos de nível superior (superiores a 25 nós).
O cisalhamento do vento é perigoso para uma aeronave. Pode alterar rapidamente o desempenho da aeronave e interromper a atitude normal de voo. Por exemplo, um vento de cauda mudando rapidamente para um vento de proa causa um aumento na velocidade do ar e no desempenho. Por outro lado, um vento de proa mudando para um vento de cauda causa uma diminuição na velocidade do ar e no desempenho. Em ambos os casos, o piloto deve estar preparado para reagir imediatamente a essas mudanças para manter o controle da aeronave.
O tipo mais severo de cisalhamento de vento de baixo nível, um microburst, está associado à precipitação convectiva em ar seco na base da nuvem. A atividade de microburst pode ser indicada por um intenso eixo de chuva na superfície, mas virga na base da nuvem e um anel de poeira soprada geralmente são a única pista visível. Um microburst típico tem um diâmetro horizontal de 1 a 2 milhas e uma profundidade nominal de 1.000 pés. A vida útil de um microburst é de cerca de 5 a 15 minutos, durante os quais pode produzir correntes descendentes de até 6.000 pés por minuto (fpm) e perdas de vento de proa de 30 a 90 nós, degradando seriamente o desempenho. Também pode produzir fortes turbulências e mudanças perigosas na direção do vento. Considere a Figura: Durante uma decolagem inadvertida em um microburst, o avião pode experimentar primeiro um vento contrário que aumenta o desempenho (1), seguido por correntes descendentes que diminuem o desempenho (2), seguido por um vento de cauda que aumenta rapidamente (3). Isso pode resultar em impacto no terreno ou voo perigosamente próximo ao solo (4). Um encontro durante a aproximação envolve a mesma sequência de mudanças de vento e pode forçar o avião a cair perto da pista.
A FAA fez um investimento substancial na prevenção de acidentes com microexplosões. O LLWAS-NE totalmente redesenhado, o TDWR e o ASR-9 WSP são sistemas habilidosos de alerta de microburst instalados nos principais aeroportos. Esses três sistemas foram amplamente avaliados durante um período de 3 anos. Cada um foi visto emitindo muito poucos alertas falsos e detectando microbursts bem acima do requisito de detecção de 90% estabelecido pelo Congresso. Muitos voos envolvem aeroportos que não possuem equipamentos de alerta de microexplosão, então a FAA também preparou material de treinamento de cisalhamento de vento: Advisory Circular (AC) 00-54, FAA Pilot Wind Shear Guide. Estão incluídas informações sobre como reconhecer o risco de um encontro de microexplosão, como evitar um encontro e a melhor estratégia de voo para uma fuga bem-sucedida caso ocorra um encontro.
É importante lembrar que o cisalhamento do vento pode afetar qualquer voo e qualquer piloto em qualquer altitude. Embora o cisalhamento do vento possa ser relatado, muitas vezes não é detectado e é um perigo silencioso para a aviação. Esteja sempre alerta para a possibilidade de cisalhamento do vento, especialmente ao voar em torno de tempestades e sistemas frontais.
Representação de Vento e Pressão em Mapas de Clima de Superfície
Os mapas meteorológicos de superfície fornecem informações sobre frentes, áreas de alta e baixa pressão e ventos e pressões de superfície para cada estação. Esse tipo de mapa meteorológico permite que os pilotos vejam a localização das frentes e sistemas de pressão, mas, mais importante, ele mostra o vento e a pressão na superfície para cada local.
As condições do vento são relatadas por uma seta anexada ao círculo de localização da estação. O círculo da estação representa a ponta da seta, com a seta apontando na direção de onde o vento sopra. Os ventos são descritos pela direção de onde sopram, portanto, um vento noroeste significa que o vento está soprando do noroeste para o sudeste. A velocidade do vento é representada por farpas ou flâmulas colocadas na linha do vento. Cada farpa representa uma velocidade de dez nós, enquanto meia farpa é igual a cinco nós, e uma flâmula é igual a 50 nós.
A pressão para cada estação é registrada na carta meteorológica e é mostrada em mb. As isóbaras são linhas desenhadas no gráfico para representar linhas de pressão igual. Essas linhas resultam em um padrão que revela o gradiente de pressão ou mudança na pressão ao longo da distância. As isóbaras são semelhantes às linhas de contorno em um mapa topográfico que indicam as altitudes do terreno e a inclinação das encostas. Por exemplo, isóbaras muito próximas indicam um gradiente de pressão acentuado e ventos fortes prevalecem. Gradientes rasos, por outro lado, são representados por isóbaras espaçadas e são indicativos de ventos fracos. As isóbaras ajudam a identificar sistemas de baixa e alta pressão, bem como a localização de cumes e vales. Uma alta é uma área de alta pressão cercada por uma pressão mais baixa; uma baixa é uma área de baixa pressão cercada por uma pressão mais alta.
As isóbaras fornecem informações valiosas sobre os ventos nos primeiros milhares de pés acima da superfície. Próximo ao solo, a direção do vento é modificada pelo atrito e a velocidade do vento diminui devido ao atrito com a superfície. Nos níveis de 2.000 a 3.000 pés acima da superfície, no entanto, a velocidade é maior e a direção se torna mais paralela às isóbaras.
Geralmente, o vento 2.000 pés acima do nível do solo (AGL) é de 20° a 40° à direita dos ventos de superfície, e a velocidade do vento é maior. A mudança de direção do vento é maior em terrenos acidentados e menos em superfícies planas, como águas abertas. Na ausência de informações sobre os ventos, essa regra prática permite uma estimativa aproximada das condições do vento a alguns milhares de pés acima da superfície.