Tempestades de múltiplas células e sistemas convectivos de mesoescala
O clima violento no solo é geralmente produzido por tempestades de múltiplas células organizadas, linhas de rajadas , ou uma supercélula. Todos estes tendem a estar associados a uma perturbação de mesoescala (um sistema climático de tamanho intermediário, ou seja, 10 a 1.000 km em extensão horizontal). Tempestades de múltiplas células têm várias correntes ascendentes e descendentes próximas umas das outras. Eles ocorrem em grupos de células em vários estágios de desenvolvimento, movendo-se juntos como um grupo. Dentro do cluster, uma célula domina por um tempo antes de enfraquecer, e então outra célula repete o ciclo. Em linhas de rajadas, tempestades se formam em uma linha organizada e criam uma frente de rajada única e contínua (a borda de ataque de saída de uma tempestade a partir de sua corrente descendente). Tempestades de supercélulas têm uma corrente ascendente e descendente intensas; eles são discutidos em mais detalhes abaixo.
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Às vezes, o desenvolvimento de um distúrbio climático de mesoescala faz com que tempestades se desenvolvam em uma região com centenas de quilômetros de diâmetro. Exemplos de tais distúrbios incluem ciclones de ondas frontais (sistemas de baixa pressão que se desenvolvem a partir de uma onda em uma frente separando as massas de ar quente e frio) e depressões de baixa pressão nos níveis superiores da atmosfera. O padrão resultante de tempestades é chamado de sistema convectivo de mesoescala (MCS). Tempestades de múltiplas células graves e tempestades de supercélulas são freqüentemente associadas a MCSs. A precipitação produzida por esses sistemas normalmente inclui a chuva de nuvens convectivas e de nuvens estratiformes (camadas de nuvens com uma grande extensão horizontal). A precipitação estratiforme se deve principalmente aos restos de células mais antigas com uma velocidade vertical relativamente baixa – isto é, com convecção limitada ocorrendo.
As tempestades podem ser desencadeadas por uma frente fria que se move em um ar úmido e instável. Às vezes, linhas de rajada se desenvolvem na massa de ar quente dezenas a centenas de quilômetros à frente de uma frente fria. A tendência das tempestades pré-frontais de serem mais ou menos alinhadas paralelas à frente indica que elas são iniciadas por perturbações atmosféricas causadas pela frente.
Na região central dos Estados Unidos, fortes tempestades ocorrem comumente na primavera, quando ventos frios de oeste em níveis médios (3.000 a 10.000 metros de altitude) movem-se sobre o ar quente e úmido da superfície que flui para o norte do Golfo do México. A ampla região de instabilidade resultante produz MCSs que persistem por muitas horas ou até dias.
Nos trópicos, os ventos alísios do nordeste encontram os comércios do sudeste perto do Equador, e a zona de convergência intertropical resultante (ITCZ) é caracterizado por ar úmido e instável. Tempestades e MCSs aparecem em grande abundância no ITCZ; eles desempenham um papel importante no transporte de calor para os níveis superiores da atmosfera e para latitudes mais elevadas.