Granizo é a forma de precipitação que consiste na queda de pedaços irregulares de gelo, comumente chamados de pedras de granizo. Essas pedras, na Terra, são compostas por água no estado sólido e medem entre 5 e 200 mm de diâmetro, tendo pedras maiores provenientes tempestades mais severas. A queda de glóbulos ou pedaços de gelo que têm entre 5 e 50 mm ou mais de diâmetro é denominada saraiva,[1] sendo que este termo também é utilizado por muitos instituros meteorológicos para se referir a qualquer tempestade com queda de gelo.[2] O código Metar classifica como GR o granizo com 5 mm de diâmetro ou mais, enquanto que quando há pedras menores é codificado como GS. É possível, dentro da maioria das tempestades, o granizo ser produzido pelas nuvens cumulonimbus.[3] Sua formação requer ambientes de forte movimento para cima da atmosfera da tempestade (semelhante aos furacões) e baixa altura do nível de congelamento. É mais frequente a formação ocorrer no interior dos continentes, dentro de latitudes médias da Terra, confinado-se a altitudes mais elevadas dentro dos trópicos.
Existem métodos disponíveis para detectar tempestades de granizo usando imagens de satélites e radares meteorológicos. O granizo geralmente cai em maior velocidade à medida que crescem em tamanho, embora fatores complicadores, como a fusão, oatrito com o ar, o vento e interação com a chuva e outras pedras de possam retardar sua descida pela atmosfera da Terra. Avisos de tempo severo são emitidos quando atingem um tamanho prejudicial, pois podem causar danos graves em construções, automóveis e, mais comumente, na agricultura.
Definição
Qualquer tempestade que produz granizo que atinge o solo é considerada como uma tempestade de granizo.[4] Normalmente as pedras têm um diâmetro de 5 mm ou mais[3] e podem crescer para 15 mm e pesar mais de 0,5 kg.[5] Segundo o Instituto de Meteorologia, a queda de glóbulos ou pedaços de gelo que têm entre 5 e 50 mm ou mais de diâmetro é denominada saraiva,[1] sendo que em alguns casos este termo é utilizado em substituição à palavra granizo.[2] De acordo com o Instituto Nacional de Meteorologia (INMET), pedaços pequenos de gelo, abaixo dos 5 mm, são classificados como bolas de gelo, bolas de neve ou granizo mole. Bolas isoladas são chamadas de pedras.[6]
Ao contrário de grãos de gelo, pedras de granizo estão em camadas e podem ser irregulares e aglutinadas. São compostas de gelo transparente ou de camadas alternadas de gelo transparente e translúcido, com pelo menos 1 mm de espessura, que são depositadas uma sob a outra, uma vez que a pedra, suspensa pelo ar, percorre a nuvem com forte movimento até que o seu peso supere o movimento vertical do ar e caia no chão. Embora o diâmetro de granizo seja variado, em países como os Estados Unidos a observação média do tamanho de uma pedra provocando danos é de 2,5 cm, mesmo tamanho de uma bola de golfe.[7]
Pedras maiores que 2 cm são geralmente consideradas grandes o suficiente para causarem danos. Institutos como o Serviço Meteorológico do Canadá emitem avisos de tempestade severa quando o granizo tem um tamanho maior ou igual a esse,[8] enquanto que o Serviço Nacional de Meteorologia dos Estados Unidos faz alertas com 2,5 cm. Outros países têm limiares diferentes de acordo com a sensibilidade local para salvar, por exemplo, áreas de cultivo de uva, que podem ser adversamente afetadas por pedras menores.[9]
Formação
O granizo se forma em grandes nuvens de tempestade, particularmente naquelas com correntes ascendentes e intensas, com alto conteúdo de água líquida, grande extensão vertical, gotas de água de grande porte e onde uma boa parte da camada de nuvem tenha temperatura abaixo de 0°C.[3] Estes tipos de fortes correntes de ar ascendente podem também indicar a presença de um tornado. A taxa de crescimento é maximizada onde o ar está próximo de uma temperatura de -13°C.[10]
Natureza da camada do granizo
Como ocorre em uma precipitação de qualquer nuvem cumulonimbus, o granizo começa como gotas de água. Com a ascensão dessas gotas e a temperatura abaixo de zero, a água se congela quando entra em contato com os chamados núcleos de condensação. A parte transversal de uma pedra de grande dimensão tem uma estrutura parecida com uma cebola. Isso significa que o granizo é feito de camadas espessas e translúcidas, alternadas com camadas mais finas, brancas e opacas. Ele é submetido a múltiplas descidas e subidas, caindo em uma zona de umidade e recongelamento. Pensava-se que este movimento para cima e para baixo era o responsável pelas camadas sucessivas da pedra, mas, uma nova pesquisa, feita com base na teoria e estudo de campo, tem mostrado que isso nem sempre ocorre.[12]
O vento das tempestades, oriundo do movimento vertical do ar, cuja velocidade pode chegar aos 180 km/h,[12] sopra o granizo na nuvem, onde ele sobe em áreas onde a concentração de umidade e de gotículas de água super-resfriadas é bastante variada. A taxa de crescimento do granizo muda de acordo com a variação da umidade e da quantidade de gotículas resfriadas que ele encontra. A taxa de acréscimo dessas gotículas é outro fator que interfere no desenvolvimento da pedra. Quando o granizo se move para uma área com alta concentração de gotículas de água, ele adquire uma camada translúcida. Caso o movimento do granizo ocorra em uma área onde haja mais vapor de água disponível, a pedra adquire uma camada de gelo branco e opaco.[13]
Além disso, a velocidade da queda do granizo depende de sua massa e da posição na corrente ascendente da nuvem. Isso é o que determina as diferentes espessuras das camadas da pedra. A taxa de acumulação de gotículas de água super-resfriada depende das velocidades relativas entre essas gotículas e o granizo em si. Isto implica que, geralmente, o granizo irá se formar próximo ao movimento vertical do ar, onde irá demorar algum tempo até se desenvolver.[13] Quando o granizo cresce, libera calor latente, que mantém o seu exterior em uma fase líquida. Após passar por um crescimento, sob influência da água, a camada externa torna-se pegajosa, ou mais adesiva, de modo que uma pedra pode crescer por causa de uma colisão com outras pedras menores, formando uma ainda maior, sempre com uma forma irregular.[14]
O granizo continuará subindo à tempestade até a sua massa não pode mais ser suportada pelo movimento vertical do ar. Isso pode levar pelo menos 30 minutos, baseando-se na força desse movimento na tempestade, cuja parte desta é geralmente superior a 10 km de altura. Em seguida, a pedra cai em direção ao chão, continuando a crescer, com base nesses mesmos processos, até que ela deixa a nuvem. Mais tarde o granizo começa a derreter, uma vez que este passa para o ar onde a temperatura fica acima da temperatura de congelamento.[15]
Assim, uma trajetória única na tempestade já é suficiente para explicar a estrutura das camadas do granizo. O único caso em que podem existir trajetórias mútiplas é em tempestades multicelulares, onde o granizo pode ser expulso do topo de uma nuvem "mãe" e ser capturado pela corrente ascendente de uma "filha" mais intensa. Este, porém, é um caso excepcional.[13]
Fatores que favorecem o granizo
O granizo é mais comum no interior continental de latitudes médias, sendo que a formação da pedra é mais comum quando o nível de congelamento está abaixo de 3400 m.[16]
O movimento de ar seco em fortes tempestades sobre os continentes pode aumentar a frequência de granizo, promovendo a refrigeração evaporacional que reduz o nível de congelamento das nuvens carregadas que têm granizo, dando um maior volume de crescer dentro. Assim, o granizo é, na verdade, mais incomum nos trópicos, apesar de uma frequência muito maior de tempestades estar em latitudes médias, já que a atmosfera ao longo dos trópicos tende a ser mais quente e a estar em uma profundidade muito maior. O granizo nos trópicos ocorre principalmente em altitudes mais elevadas.[17]
O granizo é menor quando a temperatura do ar cai para abaixo de -30°C, momento em que as gotículas de água tornam-se mais raras a estas temperaturas.[16] Ao redor de tempestades, o granizo é mais comum dentro da nuvem que está em altitudes acima dos 6110 mil metros. Entre 3000 e 6100 mil metros, 60% do granizo ainda está dentro da tempestade, embora 40% agora se encontra dentro do ar puro sob a bigorna. Inferior a 3 mil metros, o granizo é igualmente distribuído em torno de uma tempestade, estando a uma distância de 3,7 km.[18]
Climatologia
O granizo ocorre com mais frequência no interior continental das latitudes médias e é menos comum nos trópicos, apesar de serem frequentes tempestades em latitudes médias.[19]Também é muito comum ao longo de cadeias de montanhas, porque as montanhas forçam os ventos para cima, intensificando as correntes de ar dentro das trovoadas e tornando a ocorrência de granizo mais provável.[20] Uma das regiões com maior número de registros de granizo de grande porte é o norte montanhoso da Índia, onde ocorreu a tempestade de gelo com maior quantidade de mortes, em 1888.[21] Essas tempestades também são comuns na China,[22] assim como na Europa Central, especialmente no sul e oeste da Alemanha, norte e leste da França e do sul e do leste do Benelux. No sudeste da Europa, Croácia e Sérvia destacam-se pela frequência com que essas chuvas ocorrem.[23]
Detecção a curto prazo
Os radares meteorológicos são ferramentas muito úteis para detectar a presença de tempestades de granizo. No entanto, dados de radares têm que ser complementados por um conhecimento das atuais condições atmosféricas de tal lugar para que seja possível determinar se aquele ambiente é propício ao desenvolvimento de pedras de gelo.[24]
Modernos radares verificam diversos ângulos dos entornos de uma área de instabilidade. Valores de refletividade em ângulos múltiplos acima do nível do chão em uma tempestade são proporcionais à taxa de precipitação nesses locais. Somando essa refletividade ao líquido verticalmente integrado (mais conhecido como VIL, que vem do inglês Vertically Integrated Liquid), obtém-se conteúdo de água líquida na nuvem. A pesquisa mostra que o desenvolvimento de granizo em níveis superiores da tempestade está relacionado com a evolução do VIL. O VIL é dividido pela extensão vertical da tempestade, chamada densidade VIL,[25] tendo uma relação com o tamanho do granizo, embora isso possa variar de acordo com as condições atmosféricas e, portanto, não é de alta precisão. Normalmente, o tamanho do granizo e a probabilidade da ocorrência podem ser estimados a partir de dados oriundos de radares computadorizados, utilizando algoritmos baseados nessas observações. Alguns algoritmos incluem a altura do nível de congelamento para estimar o derretimento do granizo e o que irá atingir o chão.[24]
Certos padrões de refletividade também são pistas importantes para o meteorologista. Os três picos de dispersão do corpo são um exemplo. É o resultado da energia gerada quando o radar bate na pedra e esta é desviada para o chão, onde reflete de volta para o granizo e depois para o radar. A energia levou mais tempo para ir do granizo para o chão e para trás, ao contrário da energia que foi direto do granizo para o radar, e o eco está mais longe do radar do que da localização real do granizo no mesmo caminho radial, formando um cone de refletividades mais fraco.[24]
Mais recentemente, as propriedades de polarização dos radares meteorológicos foram analisadas para diferenciar granizo de chuva forte.[26][27] O uso da refletividade diferencial (Zdr), em combinação com refletividade horizontal (Zh), levou a uma variedade de algoritmos de classificação do granizo.[28] Imagens de satélite visíveis estão começando a serem usadas para detectar granizo, mas as taxas de alarmes falsos mantêm-se elevadas usando este método.[29]
Tamanho e velocidade terminal
O tamanho das pedras de granizo é melhor determinado quando se mede seu diâmetro com uma régua. Na ausência de uma régua, o tamanho da pedra de granizo é frequentemente estimado visualmente, comparando o seu tamanho ao de objetos conhecidos, como moedas.[30] Abaixo está uma tabela de objetos comumente utilizados para este fim.[31] Observe que o uso de objetos como ovos de galinha, ervilhas e mármore para comparar o tamanho do granizo é muitas vezes impreciso, devido às suas dimensões variadas. A Tornado and Storm Research Organisation (TORRO), do Reino Unido, também usa uma escala para as pedras e tempestades de granizo.[32]
Quando é observado em um aeroporto, o código METAR é usado dentro de um observatório meteorológico de superfície, que se relaciona com o tamanho da pedra de granizo. Dentro do código METAR, GR é usado para indicar pedras grandes, de um diâmetro de pelo menos 6,4 mm, e é derivado da palavra francesa grêle. Granizo de menor porte, bem como pelotas de neve, usa a codificação de GS, que é forma curta da palavra francesa grésil.[33] A velocidade terminal de granizo, ou a velocidade com que o granizo está a cair, quando atinge o chão, varia de acordo com o diâmetro das pedras. Uma pedra de granizo de 1 cm de diâmetro cai a uma taxa de 9 metros por segundo, enquanto que pedras de 8 cm de diâmetro caem a uma taxa de 48 m/s. A velocidade da pedra ainda é dependente de seu atrito.[34]
| Objetos | Diâmetro |
|---|---|
| Ervilha | 6,4 mm[35] |
| Bola-de-gude (pequena) | 13 mm[35] |
| Pedras de naftalina | 13 mm[35] |
| Noz/Bola de ping-pong | 38 mm[35] |
| Bola de ping-pong | 41 mm[35] |
| Bola de golfe | 44 mm[35] |
| Ovo | 51 mm[35] |
| Bola de tênis | 64 mm[35] |
| Bola de baseball | 70 mm[35] |
| Xícara | 76 mm[35] |
| Toronja | 102 mm[35] |
| Bola de softbol | 114 mm[35] |
Perigos
O granizo pode causar sérios danos, principalmente para automóveis, aeronaves, telhados com estruturas de vidro, pecuária, e, mais comumente, à agricultura.[36] Danos causados em telhados muitas vezes passam despercebidos, até que ocorram vazamentos. É mais difícil reconhecer os estragos em telhados planos, mas todos têm seus próprios problemas de detecção de danos de pedras de gelo.[37]Telhados de metal são bastante resistentes a danos causados por granizo, mas podem acumular danos estéticos na forma de "dentes" em revestimentos danificados.[38]
O granizo é um dos riscos mais significativos que uma tempestade pode causar às aeronaves.[39] Quando as pedras de granizo excedem 13 mm de diâmetro, os aviões podem ser seriamente danificados em poucos segundos.[40] O granizo acumulado no chão também pode ser perigoso para o pouso das aeronaves. Também é um incômodo comum aos condutores de automóveis, provocando danos sérios ao veículo e rachaduras ou mesmo quebrando pára-brisas e vidros. Trigo, milho, soja e tabaco são as culturas mais sensíveis a danos causados por granizo.[21] Às vezes, pedras enormes causam concussões ou traumas físicos a seres-vivos. Também têm sido a causa de muitos estragos e mortes ao longo da história. Um dos primeiros incidentes registrados ocorreram por volta do século 9 em Roopkund,Uttarakhand, Índia.[41]
Acúmulo
Zonas estreitas onde o granizo se acumula no chão em associação com a atividade de temporais são conhecidas como raias de granizo ou fileiras de granizo,[42] que podem ser descobertas através de satélite, após a passagem das tempestades.[43] Chuvas de granizo normalmente duram desde alguns minutos a até 15 minutos.[36] As pedras podem chegar a formar uma camada sobre o chão com cerca de 5 cm, podendo, a partir do peso do acúmulo, derrubar árvores. Enchentes repentinas dentro de áreas de terrenos íngremes também podem acumular gelo.[44]
Em ocasiões mais raras, um temporal acompanhado de granizo pode se estacionar sobre determinada região, provocando grandes acúmulos de gelo; isto tende a acontecer em áreas montanhosas. Já houve registro de camadas de até 1 metro, em Nederland, Colorado,Estados Unidos, em julho de 2010.[45]
Supressão e prevenção
Durante a Idade Media, pessoas na Europa tocavam sinos nas igreja e usavam canhões de fogo para tentar alertar a população da aproximação de uma tempestade de granizo. Depois da Segunda Guerra Mundial, o método da semeadura de nuvens passou a ser usado para afastar e eliminar instabilidades acompanhadas de granizo,[12] principalmente na Rússia. Este país registrou uma redução de 50 a 80% na quantidade de danos em colheitas provocados por granizo, aplicando iodeto de prata através de foguetes e concha de artilharia. Programas de supressão de granizo foram empreendidos em 15 países entre 1965 e 2005.[21] Entretanto, atualmente não há nenhum método eficaz que consiga prever de forma imediata a aproximação de tempestades de granizo.[12]
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