Porque faz mais frio na montanha e quando pode acontecer o contrário?

No vale basta uma t-shirt, mas mais acima é preciso um casaco. No entanto, o ar quente não sobe? O ar que sobe não mantém a temperatura inicial: à medida que a pressão envolvente diminui, expande-se e arrefece. Em conjunto com o aquecimento da baixa atmosfera pela superfície terrestre, este processo ajuda a perceber porque a temperatura costuma diminuir com a altitude na troposfera.

A palavra costuma é importante. Uma inversão pode alterar esse perfil dentro de uma camada. Além disso, o arrefecimento de uma parcela de ar em movimento não é a mesma coisa que a diferença medida entre um vale e um cume.

A superfície aquece a baixa atmosfera

A radiação solar aquece a superfície terrestre. Esta troca energia com o ar através de radiação térmica, contacto direto junto ao solo e movimentos do ar. A convecção transporta calor para cima. A NOAA explica estas formas de transferência: radiação, condução e convecção.

A atmosfera não é, portanto, aquecida simplesmente de cima para baixo, como um objeto debaixo de uma lâmpada. Na troposfera, a camada mais baixa onde ocorre quase todo o tempo meteorológico, o perfil habitual apresenta temperaturas menores em altitude. Noutras camadas, podem aumentar, como mostra a apresentação da atmosfera da NOAA.

Um cume está um pouco mais perto do Sol do que o vale. Mas essa diferença minúscula de distância não explica o contraste de temperatura.

O que acontece a uma parcela de ar que sobe

Imagina um pequeno volume de ar elevado na atmosfera:

1. A pressão envolvente diminui com a altitude.
2. A parcela expande-se para se adaptar à pressão menor.
3. Ao expandir-se, realiza trabalho sobre o meio envolvente. Sem uma entrada de calor que compense esse trabalho, a energia interna diminui e a temperatura baixa.

Uma variação de temperatura sem troca de calor chama-se adiabática. Os círculos da ilustração representam o aumento do volume de ar; não são balões reais nem medições à escala.

O ar quente pode, assim, subir enquanto arrefece. Para continuar a subir por flutuabilidade, tem de permanecer mais quente e menos denso do que o ar envolvente à mesma altitude. «O ar quente sobe» não significa que se acumula no alto sem arrefecer.

Dois gradientes que convém distinguir

Para ar não saturado, o modelo de parcelas da NOAA indica um arrefecimento adiabático de cerca de 9,8 °C por cada 1.000 metros. Se o ar atingir a saturação e o vapor de água condensar, liberta-se calor. O arrefecimento durante a subida passa a ser mais lento; essa taxa não é uma constante universal.

Um cálculo teórico: uma parcela começa a 20 °C e sobe 1.000 metros. Se permanecer não saturada e não trocar calor, obtém-se 20 − 9,8 = 10,2 °C. Isto não é uma previsão para o cume. Duas estações não observam a mesma parcela isolada; o solo, o vento, a humidade e a situação meteorológica também influenciam as medições.

O artigo sobre como se formam as nuvens aprofunda a condensação. O da sombra de chuva explica como a subida e a descida do ar afetam a distribuição da precipitação.

A inversão: quando subir leva a ar mais ameno

Uma inversão térmica é uma camada na qual a temperatura aumenta com a altitude. Debaixo de ar mais quente pode ficar ar frio junto ao solo. Assim, um vale frio e com nevoeiro pode estar por baixo de uma encosta com ar mais ameno.

O Met Office descreve o ar que desce em zonas de alta pressão: aquece e pode formar uma tampa sobre o ar frio à superfície. As inversões são frequentes no inverno, mas podem ocorrer durante todo o ano. O nevoeiro, por si só, não prova uma inversão; acima dessa camada a temperatura pode voltar a diminuir.

Como comparar o vale e a montanha

Escolhe duas estações próximas a altitudes diferentes, por exemplo, num caso hipotético, a 500 e 1.500 metros. Compara a mesma hora, confirma as altitudes das estações e usa temperaturas do ar medidas a alturas semelhantes acima do solo local. A temperatura de uma rocha ao sol é outra medição.

Regista primeiro a diferença real: está mesmo mais frio em cima? Consulta depois a nebulosidade, o vento e a situação regional. Para um passeio, usa uma previsão de montanha em vez de uma fórmula fixa de graus por metro.

No LiveGlobe 3D podes enquadrar o relevo: roda e amplia o globo, ajusta o relevo nas definições e encontra uma região através da pesquisa de locais. A aplicação web prevê início de sessão; a pesquisa depende de dados externos. Compara depois as temperaturas numa fonte meteorológica especializada.

Explora uma serra familiar com esta pergunta: estou a descrever o arrefecimento do ar em movimento ou a comparar temperaturas realmente medidas a diferentes altitudes?