O que é meteorologia?

As primeiras civilizações tentaram observar, prever e até mesmo influenciar o clima. No entanto, o filósofo grego Aristóteles é frequentemente creditado como o fundador da meteorologia. A palavra meteorologia vem da palavra grega "meteoron", que significa "qualquer fenômeno no céu". Aristóteles escreveu o primeiro grande tratado sobre a atmosfera, Meteorologica, por volta de 350 aC e permaneceu uma autoridade no assunto por quase 2.000 anos.

Durante o século XVII, a meteorologia experimentou uma revolução científica quando o filósofo, cientista e matemático francês René Descartes aplicou seu método científico ao tópico. Apesar de ser relativamente dedutiva devido à falta de instrumentos meteorológicos precisos, as teorias de Descartes solidificaram a meteorologia como um ramo legítimo da física.

As invenções do barômetro e do termômetro no século XVIII marcaram uma grande mudança na meteorologia. Esses dispositivos permitiram que os cientistas medissem duas importantes variáveis atmosféricas: a pressão do ar e a temperatura. Durante esse período, os cientistas também desenvolveram modelos matemáticos para fazer previsões meteorológicas mais precisas.

No século XIX, inovações como o telégrafo permitiram que os meteorologistas compartilhassem informações usando código Morse, o que levou ao desenvolvimento dos primeiros mapas meteorológicos modernos. Esses mapas forneciam uma visão em grande escala dos padrões meteorológicos globais e permitiam previsões mais precisas.

No século XX, os avanços na física atmosférica levaram à base das modernas previsões numéricas do clima. Os meteorologistas noruegueses descobriram o conceito de massas de ar e frentes, que são a base das previsões atuais.

Os cientistas durante as Guerras Mundiais avançaram na meteorologia , pois as operações militares dependiam cada vez mais da compreensão e previsão das condições climáticas. Até mesmo o radar, que foi originalmente inventado para rastrear a direção e a velocidade de aeronaves e navios, foi reaproveitado para rastrear a direção e a velocidade dos padrões climáticos.

Nas décadas de 1950 e 1960, os satélites e os modelos de computador podiam observar a pressão atmosférica em escala global e executar simulações baseadas em dados, o que levou a uma previsão do tempo mais precisa. A meteorologia moderna usa versões avançadas dessas tecnologias para observar e prever o clima quase em tempo real.

As empresas dependem de previsões meteorológicas para gerenciamento de riscos. O setor da aviação, por exemplo, usa dados meteorológicos, como velocidade do vento eprecipitação , para informar o planejamento e o rastreamento de voos. As organizações com frotas de veículos levam em consideração as informações meteorológicas para garantir que não enviem sua frota para uma tempestade. E as empresas de serviços públicos dependem de ferramentas de inteligência de localização de previsão do tempo, como o LiDAR, para gerenciar redes elétricas, prever cargas elétricas e evitar possíveis incêndios florestais.

Os meteorologistas podem ajudar a prever e mitigar os efeitos adversos de eventos climáticos severos. Isso acontece em um momento em que os danos de desastres naturais globais totalizaram US$ 380 bilhões em perdas econômicas em 2023.¹

Usando modelos climáticos globais, os meteorologistas também podem acompanhar tendências climáticas em andamento, como a temperatura da Terra. De acordo com a Task Force on Climate-related Financial Disclosures (TCFD), as mudanças nas condições climáticas têm o potencial de afetar vários aspectos do meio ambiente, das empresas e da sociedade. Compreender esses riscos climáticos e criar resiliência climática é crucial, enquanto as nações do mundo trabalham juntas para combater a mudança climática e alcançara  neutralidade de carbono.

Os fenômenos de microescala variam em tamanho de alguns cm a alguns quilômetros. Elas têm uma escala de tempo curta, geralmente menos de um dia. Esses fenômenos afetam pequenas áreas geográficas e impactam as temperaturas e os terrenos dessas regiões. Exemplos de meteorologia em microescala incluem a transferência de calor entre o solo e a vegetação, o movimento de poluentes atmosféricos e a qualidade do ar.

Os fenômenos de mesoescala variam de alguns quilômetros a quase 1.000 quilômetros e podem durar de menos de um dia a várias semanas. Eles consistem em dois fenômenos: complexos convectivos de mesoescala (MCC) e sistemas convectivos de mesoescala (MCS). O vapor d'água se transforma em precipitação e se manifesta como um sistema de nuvens singular que produz chuvas fortes, classificado como MCC, ou um aglomerado menor de tempestades, classificado como MCS.

Os fenômenos em escala sinótica cobrem uma área de várias centenas a milhares de quilômetros e podem persistir por até 28 dias. São compostos por sistemas de alta e baixa pressão. Em um sistema de baixa pressão, o vento e a umidade são sugados para o sistema de alta pressão, o que acelera a convecção e produz condições climáticas mais severas. Os sistemas de alta pressão têm um movimento vertical descendente e normalmente produzem um clima mais seco e menos severo.

Os fenômenos em  escala global referem-se ao fluxo de vento, calor e umidade dos trópicos para os polos. A circulação atmosférica global (GAC) é o padrão de grande escala que distribui calor pela superfície da Terra. Cada hemisfério contém três tipos de correntes de convecção, ou células: Células de Hadley, células de Ferrell e células polares. Os meteorologistas geralmente se concentram nas células de Hadley, pois elas têm o maior impacto na GAC e podem ditar o fluxo de ventos alísios usados pelos navios.

As antenas de radar podem ser fixadas em balões meteorológicos, aviões, barcos e muito mais. Elas usam sensores para transmitir ondas de rádio, que coletam informações como dimensão, velocidade e direção das nuvens. O radar de dupla polarização implanta pulsos de ondas horizontais e verticais, fornecendo melhores recursos de previsão do tempo. Esses insights podem ser valiosos ao analisar os riscos climáticos para melhorar as medidas de segurança no setor aéreo, por exemplo.

Os satélites desempenham um papel crucial na observação de mudanças atmosféricas e na previsão de fenômenos meteorológicos em escala global . A National Aeronautics and Space Administration (NASA) e a National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) são duas organizações que operam satélites operacionais geoestacionários ambientais. Esses satélites coletam dados geoespaciais valiosos, que podem ser visualizados usando  sistemas de informações geográficas. Além dos padrões meteorológicos, esses satélites também oferecem recursos de detecção remota para ajudar os agricultores a gerenciar suas culturas e melhorar o uso da água. 

Atualmente, a modelagem computacional é uma das formas mais confiáveis e precisas para os meteorologistas preverem padrões climáticos. Os modelos computacionais são compostos de vários códigos e algoritmos, que processam grandes quantidades de dados meteorológicos e os convertem em projeções conhecidas como modelos meteorológicos. Esses modelos mudam de acordo com certas entradas, permitindo que os meteorologistas ajustem suas previsões conforme a necessidade. Os funcionários de saúde pública também podem usar técnicas semelhantes para previsão e vigilância de doenças.