Cientistas apontam para padrão surpreendente associado aos flocos de neve

Cientistas da Universidade de Utah revelam um padrão matemático simples nas acelerações dos flocos de neve durante a sua deslocação na atmosfera. O estudo destaca a importância destes padrões para a previsão do tempo e compreensão das mudanças climáticas.

flocos de neve
Um novo estudo da Universidade de Utah revela padrão matemático para a aceleração dos cristais de neve durante a deslocação na atmosfera.

Num estudo publicado na revista Physics of Fluids do Instituto Americano de Física, cientistas da Universidade de Utah revelaram novas informações para um mistério meteorológico: as acelerações dos flocos de neve durante a sua deslocação na atmosfera seguem um padrão matemático universal e surpreendentemente simples.

Uma lei de escala universal revela segredos meteorológicos

O trabalho, intitulado "A universal scaling law for Lagrangian snowflake accelerations in atmospheric turbulence", revela que, independentemente da turbulência atmosférica ou do tipo de cristais de neve, as acelerações seguem uma distribuição estatística exponencial. Os investigadores afirmam que entender estes padrões é essencial para a previsão do tempo e a compreensão das mudanças climáticas.

Timothy Garrett, autor do estudo, explicou a importância da investigação levada a cabo: “A rapidez com que a precipitação cai afeta muito a vida útil e as trajetórias das tempestades, e a extensão da cobertura de nuvens que pode amplificar ou diminuir as mudanças climáticas.”

A equipa enfrentou condições adversas, lutando contra 900 centímetros de neve numa área de Ski perto de Salt Lake City. Com a utilização de um dispositivo inovador que emprega uma base de luz laser, conseguiram recolher informações sobre a massa, o tamanho e a densidade dos flocos de neve.

Ao analisar mais de meio milhão de cristais, os cientistas chegaram à conclusão de que, apesar da complexidade do sistema, as acelerações seguem uma distribuição de frequência exponencial com um expoente de três metades. Tais evidências foram consistentes mesmo ao analisar as flutuações na distribuição de velocidade terminal dos flocos de neve.

"Os flocos de neve são complexos e a turbulência é irregular. A simplicidade do problema é, na verdade, bastante enigmática", afirmou Garrett.

A equipa planeia revisitar a parcela experimental neste inverno, utilizando névoas de gotícula a óleo para obter maior detalhe sobre a turbulência e o seu impacte nos flocos de neve.

Os flocos de neve, muitas vezes considerados únicos, são agora objeto de uma compreensão matemática hipoteticamente simples. Garrett comparou estas evidências a algo "quase místico", sugerindo que há algo mais profundo a acontecer na atmosfera do que se esperava inicialmente.

O ballet celestial dos flocos de neve: implicações para a meteorologia e modelos climáticos

De qualquer modo, o estudo não apenas proporciona uma visão do comportamento dos flocos de neve, mas também tem implicações significativas para a previsão do tempo e para a compreensão das mudanças climáticas. A velocidade de queda dos cristais de neve, combinada com a humidade gerada, influencia a vida útil das tempestades e afeta as previsões meteorológicas em diferentes escalas.

Além disso, os resultados podem influenciar os modelos climáticos e as previsões de tempestades de neve, destacando a importância de ajustes na representação da velocidade de queda dos flocos de neve para melhorar as previsões meteorológicas.

A investigação, liderada pela Universidade de Utah, representa uma baliza na compreensão da dinâmica da formação da neve e deslocação na atmosfera, possibilitando uma base para futuras investigações sobre a interação entre partículas atmosféricas e a turbulência.

Referência da notícia:
Singh, D.K., Pardyjak, E.R., & Garrett, T.J. (2023). A universal scaling law for Lagrangian snowflake accelerations in atmospheric turbulence. Physics of Fluids, 35(12): 123336.