O mistério “mágico” de como as gotas de água nas nuvens se transformam em chuva foi revelado

Embora a nossa compreensão da meteorologia e dos sistemas naturais tenha avançado, há muito que existe um mistério sobre como pequenas gotículas nas nuvens dão origem à chuva. “Como é que estas podem crescer o suficiente para cair na superfície da Terra como chuva?”

Essa transformação é chamada na ciência de “gargalo na formação da chuva”. Compreender os seus detalhes pode ajudar a melhorar as simulações de modelos meteorológicos e climáticos, levando a previsões melhores e mais precisas.

Previsões melhoradas são benéficas para as indústrias e indivíduos por muitas razões, razão pela qual os investigadores estão sempre interessados em encontrar formas de melhorar as previsões meteorológicas. Embora alguns estejam a desenvolver melhores previsões usando sistemas complexos de inteligência artificial, a simples compreensão da transição natural de uma gota de chuva para outra também é valiosa.

Modelação computacional e observações em nuvem

A equipa de investigação aplicou modelação computacional avançada nos detalhes dos dados de gotículas obtidos durante uma campanha de campo da NASA. Ao observarem as gotículas nas nuvens cumulonimbus estudadas durante a campanha, descobriram que foi o movimento turbulento do ar nas nuvens que realmente ajudou a moldar o crescimento dessas gotículas, levando à formação de chuva.

Nas simulações que levaram em conta a turbulência, a chuva formou-se cerca de 20 minutos antes do que nas simulações realizadas sem o fator turbulência. Claramente, foi um fator de grande influência nos resultados da previsão, já que a massa de água da chuva foi pelo menos sete vezes maior nas simulações que incluíram turbulência.

O Centro Nacional de Pesquisa Atmosférica (NSDF NCAR) e a Corporação Universitária para Pesquisa Atmosférica colaboraram nesta investigação, financiada pela NASA, pelo Departamento de Energia dos EUA e pela NSF.

"Esta investigação mostra que os efeitos turbulentos na coalescência das gotículas são críticos para a evolução dos tamanhos das gotículas e o início das chuvas", disse o autor principal e cientista do NSF NCAR, Kamal Kant Chandrakar. "A turbulência nas nuvens cumulonimbus acelera substancialmente as chuvas e resulta em quantidades muito maiores de chuva."

A transição em poucas palavras

A chuva começa quando pequenas gotas de água nas nuvens se condensam em torno de pequenas partículas, como sal ou poeira. Milhões de gotículas podem colidir umas com as outras e combinar-se para formar gotículas maiores que se tornam tão pesadas que caem da nuvem em forma de chuva. A formação pode variar por diferentes condições, como nuvens, movimento do ar, vapor e tamanho das partículas.

Incorporar estas considerações em modelos numéricos que geram previsões meteorológicas é importante para melhorar sua confiabilidade e precisão. Também ajuda a compreender as nuvens e até mesmo os efeitos do aquecimento global, pois refletem o calor de volta ao espaço junto com o efeito Coriolis.

Referência da notícia:

Kamal Kant Chandrakar, Hugh Morrison, Wojciech W. Grabowski, and Paul Lawson. Are turbulence effects on droplet collision-coalescence a key to understanding observed rain formation in clouds?. Proceedings of the National Academy of Sciences (2024).