Temperatura, Ponto de Orvalho e Termómetro Molhado na formação de nuvens por elevação

Uma nuvem com base a 5000 pés apresenta uma temperatura de 10ºC na base.

Quais os valores de temperatura, ponto de orvalho e termómetro molhado, à superfície que originam esse valor?

Francisco

Gradiente térmico vertical médio da troposfera. Considerada a atmosfera real, o gradiente térmico vertical médio na troposfera tem um valor de 6.5º/Km ~ 2º/1000 pés. Contudo, sendo este um valor médio, só deverá ser utilizado em cálculos quando não exista qualquer outra informação disponível acerca da camada considerada. Existindo referências à instabilidade ou estabilidade da camada, sendo esta considerada isotérmica ou, na presença de inversões de temperatura, existem outros valores mais adequados para utilização como gradiente térmico vertical. Também a referência a convecção, elevação, subida orográfica ou inclusão na camada de atrito recomenda a utilização dos valores dos gradientes adiabáticos em substituição desse valor médio.

Gradiente térmico vertical da Atmosfera Standard ICAO (ISA). É importante não confundir o valor do gradiente térmico vertical médio da troposfera, com o valor, fixo, do gradiente térmico vertical na Atmosfera Standard ICAO (ISA); por definição, estes dois valores são numericamente iguais, embora as situações e condições a que dizem respeito sejam distintas.

Os conceitos relacionados com a Atmosfera Standard ICAO (ISA) enquadram-se no âmbito da aplicação da altimetria: cálculo da altitude verdadeira da aeronave, cálculo da altitude indicada para uma determinada altitude real, nível de voo mais baixo utilizável, etc.

Considerações iniciais. O problema apresentado não faz qualquer referência ao comportamento do gradiente térmico vertical da camada subjacente à base da nuvem (convecção, elevação, tipo de nuvem, etc.), o que constitui uma lacuna importante na formulação da questão. Contudo, porque o gradiente térmico vertical médio só deverá ser utilizado em situações marginais, deve-se assumir, neste caso, que a nuvem se formou por elevação (não existe qualquer outro elemento que sugira o contrário). Se assim não fosse, também não seria possível inferir a temperatura da base da nuvem a partir da camada subjacente e a questão não teria solução.

Sendo assim, o valor do gradiente térmico vertical que deverá ser utilizado é o do gradiente adiabático (gradiente adiabático seco – DALR, enquanto não se verificar a saturação do ar, e gradiente adiabático saturado – SALR, após ser atingida a base da nuvem).

Resolução da questão. Assumindo que a nuvem se formou por elevação, a temperatura do ar junto à superfície deverá ter decrescido 3º/1000 pés durante o processo de subida até aos 5000 pés (base da nuvem). Considerando que a temperatura na base da nuvem é de 10ºC, em 5000 pés deveria ter decrescido 3 x 5 (milhares de pés) = 15ºC. Em conclusão, a temperatura inicial à superfície (T) teria de corresponder a 25ºC para que se verificasse uma temperatura de 10ºC na base da nuvem.

Relativamente ao ponto de orvalho e não existindo saturação, este está sujeito a um decréscimo de 0.5ºC/1000 pés durante a elevação. Como o ponto de orvalho terá de ser igual à temperatura do ar na base da nuvem, este deveria ter decrescido 0.5 x 5 (milhares de pés) = 2.5ºC desde a superfície até à base da nuvem. Em conclusão, o valor inicial da temperatura do ponto de orvalho (Td) à superfície teria de corresponder a 12.5ºC para que se verificasse uma temperatura do ponto de orvalho de 10ºC na base da nuvem.

No que diz respeito à temperatura do termómetro molhado (Tw), o cálculo deste valor é um pouco mais complexo (equação do psicrómetro) e não faz parte dos currículos académicos do pessoal de voo. Contudo, o valor da temperatura do termómetro molhado situa-se sempre entre os dois valores anteriores, pelo que é possível eliminar alternativas em que isto não se verifique.

Neste caso, T = 25ºC, Tw = 19ºC e Td = 13ºC constituiria uma resposta adequada.