O que é meteorologia?

A meteorologia tende a concentrar-se na camada mais baixa da atmosfera da Terra, conhecida como troposfera, onde ocorre a maioria dos eventos climáticos. Suas aplicações abrangem vários setores, incluindo energia e serviços públicos, petróleo e gás, agricultura, aviação e construção.

Os cientistas no campo da meteorologia são chamados de meteorologistas. Além da observação e da previsão do clima, os meteorologistas também analisam as tendências climáticas de longo prazo e seu impacto nas populações humanas. No entanto, a maior parte das pesquisas relacionadas ao clima ocorre dentro do domínio da climatologia.

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, cerca de 350 a.C., 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 consolidaram 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 por meio do código Morse, o que levou ao desenvolvimento dos primeiros mapas meteorológicos modernos. Esses mapas apresentavam uma visão em grande escala dos padrões meteorológicos globais e permitiram previsões mais precisas.

No século XX, os avanços na física atmosférica levaram à base das modernas previsões numéricas do clima. Meteorologistas noruegueses descobriram o conceito de massas de ar e frentes atmosféricas, elementos fundamentais da previsão do tempo atual.

Durante as Guerras Mundiais os cientistas avançaram na meteorologia , pois as operações militares dependiam cada vez mais do conhecimento e da previsão das condições climáticas. Até mesmo o radar, originalmente inventado para rastrear a direção e a velocidade de aeronaves e navios, foi reaproveitado para acompanhar 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 emprega versões avançadas dessas tecnologias para observar e prever o clima quase em tempo real.

Todos os dias são tomadas decisões baseadas no clima. Especialmente agora, com o aumento da frequência e da gravidade dos eventos climáticos extremos , é importante que as pessoas e as empresas tenham os recursos para prever, planejar e reagir a eles.

As empresas confiam nas previsões meteorológicas para o gerenciamento de riscos. A indústria da aviação, por exemplo, usa dados meteorológicos como velocidade do vento e precipitação 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 suas frotas para uma tempestade. E as empresas de serviços públicos confiam em ferramentas de inteligência de localização de previsão do tempo, como 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 extremos. Isso acontece em um momento em que os danos causados por desastres naturais globais totalizaram US$ 380 bilhões em perdas econômicas em 2023.¹

Utilizando modelos climáticos globais, os meteorologistas também podem acompanhar as tendências climáticas em curso, como a temperatura da Terra. De acordo com a Força-Tarefa sobre Divulgações Financeiras Relacionadas ao Clima (TCFD), as mudanças nas condições climáticas apresentam a possibilidade de afetar vários aspectos do ambiente, dos negócios e da sociedade. Conhecer esses riscos climáticos e construir resiliência climática é crucial, pois as nações do mundo trabalham juntas para combater a mudança climática e alcançar a neutralidade de carbono.

Os meteorologistas são cientistas atmosféricos que podem ser categorizados como meteorologistas de pesquisa ou meteorologistas operacionais, também conhecidos como meteorologistas de previsão.

Os meteorologistas de pesquisa estudam fenômenos como poluição do ar, convecção e clima para entender melhor como as condições atmosféricas afetam a superfície da Terra. Os meteorologistas operacionais combinam essa pesquisa com modelos matemáticos e princípios da física, como a termodinâmica, para avaliar o estado atual e futuro da atmosfera.

Os meteorologistas pertencem a organizações como a American Meteorological Society (AMS), a World Meteorological Organization (WMO) e o National Weather Service (NWS). Esses coletivos trabalham para promover pesquisas em diferentes ramos da meteorologia , incluindo atmosférica, oceânica, hidrológica e geofísica.

Grande parte da meteorologia lida com fenômenos atmosféricos, ou qualquer ocorrência observável que aconteça dentro da atmosfera. Esses fenômenos podem variar de uma instância localizada de neblina a um vento que varre o planeta. Dada a grande variedade de eventos que podem ocorrer, há quatro escalas meteorológicas utilizadas na abordagem sobre clima e fenômenos atmosféricos: microescala, mesoescala, escala sinótica e escala global.

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 afetam as temperaturas e os terrenos dessas regiões. São exemplos de meteorologia em microescala 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 mil quilômetros e podem durar de menos de um dia a várias semanas. Consistem em dois fenômenos: complexos convectivos de mesoescala (MCC) e sistemas convectivos de mesoescala (MCS). O vapor d'água transforma-se 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 extremas. Os sistemas de alta pressão têm movimento vertical descendente e normalmente produzem clima mais seco e menos extremo.

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 utilizados pelos navios.

Os meteorologistas dependem de várias ferramentas para ajudá-los a avaliar e prever os sistemas meteorológicos. Algumas ferramentas meteorológicas comuns:

Ferramentas meteorológicas podem ser combinadas com tecnologias como machine learning (ML), inteligência artificial (IA) e big data para apresentar previsões mais precisas e outros insights valiosos. Em alguns casos, essas soluções podem melhorar radicalmente as operações comerciais. Alguns exemplos notáveis são:

As antenas de radar podem ser fixadas em balões meteorológicos, aviões, barcos e outros. Utilizam sensores para transmitir ondas de rádio que reúnem informações como dimensão, velocidade e direção das nuvens. O radar de dupla polarização implanta pulsos de ondas horizontais e verticais, oferecendo 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 papel crucial na observação das mudanças atmosféricas e na previsão de fenômenos climáticos em escala global. A Administração Nacional de Aeronáutica e Espaço (NASA) e a Administração Nacional Oceânica e Atmosférica (NOAA) são duas organizações que operam satélites ambientais operacionais geoestacionários. Esses satélites reúnem dados geoespaciais valiosos que podem ser visualizados por meio de sistemas de informações geográficas. Além dos padrões climáticos, esses satélites também disponibilizam recursos de sensoriamento remoto para ajudar os agricultores a gerenciar as plantações 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.