Quando uma nuvem nebulosa de gelo e vapor d' águasobe acima do topo de uma forte tempestade, háuma boa chance de um tornado violento, ventos fortes ou pedras de granizo maiores do que bolas de golfe atingirem a Terra logo abaixo.

Um novo estudo conduzido pela Universidade de Stanford, publicado em 10 de setembro na Science , revela o mecanismo fa­sico dessas plumas, que se formam acima da maioria dos tornados mais prejudiciais do mundo.

Pesquisas anteriores mostraram que eles são fa¡ceis de detectar em imagens de satanãlite, geralmente 30 minutos ou mais antes que o clima severo alcance o solo. “A questãoanã: por que essa pluma estãoassociada a s piores condições e como ela existe em primeiro lugar? Essa éa lacuna que estamos comea§ando a preencher ”, disse o cientista atmosfanãrico Morgan O'Neill , principal autor do novo estudo.

A pesquisa ocorre pouco mais de uma semana depois que tempestades supercelulares e tornados surgiram entre os remanescentes do furaca£o Ida enquanto eles atingiam o nordeste dos Estados Unidos, agravando a devastação causada por toda a regia£o por chuvas recordes e inundações repentinas.

Entender como e por que as plumas tomam forma acima de tempestades poderosas pode ajudar os meteorologistas a reconhecer perigos iminentes semelhantes e emitir avisos mais precisos sem depender de sistemas de radar Doppler, que podem ser desativados pelo vento e granizo - e ter pontos cegos mesmo em dias bons. Em muitas partes do mundo, a cobertura do radar Doppler éinexistente.

“Se houver um furaca£o terra­vel, podemos vaª-lo do Espaço. Nãopodemos ver tornados porque eles estãoescondidos abaixo do topo das tempestades. Precisamos entender melhor os topos ”, disse O'Neill, que éprofessor assistente de ciência do sistema terrestre na Escola de Ciências da Terra, Energia e Meio Ambiente de Stanford (Stanford Earth).

As tempestades que geram a maioria dos tornados são conhecidas como supercélulas, uma raça rara de tempestade com uma corrente ascendente em rotação que pode se lana§ar em direção ao canãu a velocidades superiores a 150 milhas por hora, com potaªncia suficiente para perfurar a tampa usual da troposfera da Terra, a camada mais baixa de nossa atmosfera.

Em tempestades mais fracas, as correntes crescentes de ar aºmido tendem a se achatar e se espalhar ao atingir essa tampa, chamada tropopausa, formando uma nuvem em forma de bigorna. A intensa corrente ascendente de uma tempestade de supercélulas pressiona a tropopausa para cima, para a próxima camada da atmosfera, criando o que os cientistas chamam de topo ultrapassado. “a‰ como uma fonte empurrando contra a próxima camada de nossa atmosfera”, disse O'Neill.

Conforme os ventos na atmosfera superior correm sobre e ao redor do topo da tempestade protuberante, a s vezes eles levantam fluxos de vapor de águae gelo, que disparam para a estratosfera para formar a pluma reveladora, tecnicamente chamada de Pluma Cirrus Acima da Bigorna, ou AACP .

O ar ascendente do topo ultrapassado logo acelera de volta a  troposfera, como uma bola que acelera para baixo depois de subir no alto. Ao mesmo tempo, o ar flui sobre a cúpula na estratosfera e, em seguida, desce pelo lado protegido.

Usando simulações de computador de tempestades supercelulares idealizadas, O'Neill e colegas descobriram que isso excita uma tempestade de vento em declive na tropopausa, onde a velocidade do vento ultrapassa 240 milhas por hora. “O ar seco descendo da estratosfera e o ar aºmido subindo da troposfera unem-se neste jato muito estreito e rápido. O jato se torna insta¡vel e tudo se mistura e explode em turbulaªncia ”, disse O'Neill. “Essas velocidades no topo da tempestade nunca foram observadas ou hipotetizadas antes.”

Os cientistas hámuito reconheceram que ultrapassar os topos das tempestades de ar aºmido subindo para a alta atmosfera pode agir como obsta¡culos sãolidos que bloqueiam ou redirecionam o fluxo de ar. E foi proposto que as ondas de ar aºmido fluindo sobre esses topos podem quebrar e elevar a águapara a estratosfera. Mas nenhuma pesquisa atéagora explicou como todas as pea§as se encaixam.

A nova modelagem sugere a explosão de turbulaªncia na atmosfera que acompanha o desdobramento das tempestades em plumas por meio de um fena´meno denominado salto hidra¡ulico. O mesmo mecanismo estãoem jogo quando os ventos fortes caem sobre as montanhas e geram turbulaªncia no lado da encosta, ou quando a águadescendo suavemente o vertedouro de uma barragem repentinamente explode em espuma ao se juntar a  águaque se move mais lentamente abaixo.

Leonardo DaVinci observou o fena´meno na águacorrente já em 1500, e os antigos romanos podem ter procurado limitar os saltos hidra¡ulicos nos projetos de aquedutos. Mas atéagora os cientistas atmosfanãricos são viram a dina¢mica induzida pela topografia sãolida. A nova modelagem sugere que um salto hidra¡ulico também pode ser desencadeado por obsta¡culos de fluidos na atmosfera feitos quase inteiramente de ar e que mudam de forma a cada segundo, quila´metros acima dasuperfÍcie da Terra.

As simulações sugerem que o ini­cio do salto coincide com uma injeção surpreendentemente rápida de vapor d' águana estratosfera, mais de 7.000 quilogramas por segundo. Isso éduas a quatro vezes maior do que as estimativas anteriores. Uma vez que chega ao mundo superior, a águapode permanecer la¡ por dias ou semanas, potencialmente influenciando a quantidade e a qualidade da luz solar que chega a  Terra por meio da destruição do oza´nio na estratosfera e do aquecimento dasuperfÍcie do planeta. “Em nossas simulações que exibem plumas, a águaatinge profundamente a estratosfera, onde possivelmente poderia ter um impacto clima¡tico mais de longo prazo”, disse o coautor Leigh Orf , um cientista atmosfanãrico da Universidade de Wisconsin-Madison.

De acordo com O'Neill, as aeronaves de pesquisa de alta altitude da NASA são recentemente ganharam a capacidade de observar os ventos tridimensionais no topo das tempestades e ainda não observaram a produção de AACP de perto. “Agora temos a tecnologia para verificar nossos resultados de modelagem e ver se eles são realistas”, disse O'Neill. “Esse érealmente um ponto ideal para a ciência”