Tipos de vento: conheça suas características e seu impacto no clima

Além de regulador climático, o vento é a base da energia eólica, que converte sua força em eletricidade limpa e sustentável por meio de aerogeradores. Essa fonte contribui para reduzir emissões, diversificar a matriz energética e gerar empregos, embora seu aproveitamento dependa da variabilidade natural do vento.

Para entender melhor o papel do vento, é necessário conhecer seus principais tipos, agrupados em duas categorias: ventos em pequena escala, como o vento local, e ventos em grande escala, que são correntes que atuam de forma global e provocam mudanças na pressão atmosférica. 

Ventos em pequena escala 

Um exemplo claro de vento local é a brisa marítima. Em dias ensolarados de verão, o sol aquece rapidamente a terra, enquanto o mar, por absorver calor mais lentamente, permanece mais frio. Essa diferença de temperatura entre o continente aquecido e o mar mais fresco cria um contraste térmico.

À medida que a solo se aquece, o ar sobre a terra também se aquece. Esse ar quente se torna menos denso do que o ar frio ao seu redor e começa a subir, como as bolhas que sobem em uma panela com água fervente. Esse processo cria uma zona de baixa pressão sobre a terra, enquanto o ar sobre o mar, por ser mais frio e denso, mantém uma pressão maior.

Assim, forma-se uma diferença de pressão que faz com que o ar se desloque do mar para a terra para igualar as pressões, e este movimento é o que conhecemos como brisa marítima. É por isso que as regiões litorâneas costumam ser muito mais frescas do que as áreas interiores em dias quentes e ensolarados.

Um fenômeno semelhante ocorre nas brisas de vale. Durante o dia, em uma encosta, o ar próximo ao solo se aquece mais do que o ar do seu entorno, reduzindo a pressão e induzindo um vento para cima do vale. À noite, o ar próximo ao solo esfria, se torna mais denso e acaba descendendo, constituindo a brisa da montanha, também chamada de vento catabático. 

Existem diferentes tipos de ventos em pequena escala, como os seguintes:

Os ventos sazonais, como as monções no Oceano Índico e em partes da Ásia, são inversões sazonais do vento. Por vários meses, os ventos são constantes e fortes em uma direção, acompanhados de chuvas, retornando depois à sua direção predominante.

Ventos em grande escala

Um processo semelhante ocorre em escala global. Os raios solares incidem sobre a superfície terrestre de forma muito mais inclinada nas regiões polares do que nas equatoriais. Isso provoca uma diferença de temperatura entre o equador quente e os polos frios. Como resultado, o ar quente do equador sobe, criando uma zona de baixa pressão, enquanto o ar frio desce nos polos, gerando alta pressão. Essa diferença de pressões dá origem a uma circulação de ventos em nível global, já que o ar frio dos polos tende a se deslocar em direção ao equador para substituir o ar tropical ascendente. No entanto, esse movimento é alterado pela rotação da Terra, o que é conhecido como efeito Coriolis.

O ar que ascende no equador se move em direção aos polos em altitudes mais elevadas na atmosfera. Uma parte acelera ao diminuir seu raio de giro em relação à Terra, gerando as correntes de jato. Outra parte esfria e desce próximo a 30 graus de latitude norte e sul, criando áreas de alta pressão nas zonas subtropicais. Esse fenômeno, que tem um impacto relevante no clima das latitudes médias e no Atlântico, é conhecido como anticiclone dos Açores. O ar descendente se espalha pela superfície terrestre e uma parte retorna para o equador, movendo-se em direção à baixa pressão dessa zona — os ventos alísios —, completando a chamada “circulação global dos ventos”.

Uma parte desse ar se desloca para o norte e encontra o ar frio que se espalha do Ártico (ou da Antártida). No Atlântico, esse encontro entre o ar subtropical e o ar polar ocorre perto da latitude do Reino Unido e dá origem à maioria de nossos sistemas de tempestades. Como o ar quente é menos denso, ele tende a se sobrepor ao ar polar, formando uma frente quente. Atrás, na porção oeste, a entrada de ar polar sobre a massa de ar quente gera uma frente fria. 

Esse contraste térmico e a influência da rotação da Terra (efeito Coriolis) estabelecem uma dinâmica de circulação em torno de um centro de baixas pressões. A rotação para a direita induzida pelo efeito Coriolis (esquerda no hemisfério sul) faz com que o ar não se desloque diretamente das áreas de alta pressão para as zonas de baixa pressão, mas gire em torno do centro de baixas pressões (ou tempestades). Essas tempestades e suas frentes associadas geram ventos e chuvas em seu caminho. 

Essa faixa da circulação global é conhecida como célula de latitudes médias e dá origem aos ventos predominantes que sopram de oeste a sudoeste, uma vez que a correntes de jato conduzem as tempestades nessa direção. 

Desta forma, podemos diferenciar vários tipos de ventos em grande escala:

• Os ventos alísios, que sopram constantemente das zonas de alta pressão nos cinturões subtropicais para a região de baixa pressão no equador.
• Os ventos de oeste, que são os mais comuns nas latitudes médias e que geralmente estão associados a sistemas de tempestades.
• Os ventos polares de leste, que se originam nas áreas de alta pressão próximas aos polos.
• As correntes de jato (Jet Streams), que são fluxos de ar extremamente rápidos na parte alta da troposfera e que são responsáveis pela predominância de ventos de oeste para leste nas latitudes médias.

Em definitiva, os ventos são classificados em ventos de pequena escala e de grande escala, mas também podem ser medidos por sua intensidade e efeitos no mar. Os ventos de pequena escala, como as brisas marítimas, são suaves e afetam principalmente as zonas costeiras, enquanto, em grande escala, a circulação global dos ventos, influenciada pelo efeito Coriolis, dá origem a ventos predominantes como os alísios e os ventos de oeste. Quanto à sua intensidade, os ventos variam de brisas leves, com ondas pequenas, a temporais intensos, com ventos que vão de uma brisa suave a ventanias e tempestades, gerando ondas que podem ultrapassar os 7 metros nos casos mais intensos.

Como se mede a velocidade do vento?

Medir a velocidade do vento com precisão é essencial para prever o tempo, planejar atividades e aproveitar sua energia de forma eficiente. Para isso, existem diferentes ferramentas, desde simples dispositivos mecânicos até tecnologias avançadas de sensoriamento remoto capazes de estudar o vento em diferentes alturas e em tempo real. As mais utilizadas são o anemômetro e os sensores de velocidade do vento. 

Anemômetro

Um anemômetro é um instrumento projetado para medir a velocidade do vento em uma determinada direção e plano. Seu princípio básico consiste em registrar o movimento causado pelo vento e transformá-lo em uma medição de velocidade. É empregado em áreas como meteorologia, aviação, navegação marítima, engenharia e pesquisa científica. 

O objeto é utilizado para antecipar mudanças meteorológicas, planejar operações e garantir a segurança, uma vez que a velocidade do vento influencia fenômenos como tempestades, tamanho das ondas e turbulências. Mesmo no campo aeroespacial, são usadas versões a laser para estudar os fluxos de ar em torno de naves e sondas, como está previsto para futuras missões a Vênus.

Existem vários tipos:

• Anemômetro de conchas: o mais comum em estações meteorológicas, com três ou quatro conchas hemisféricas que giram em um eixo vertical; as rotações por unidade de tempo determinam a velocidade média do vento.
• Anemômetro de pás ou hélice: usa um rotor horizontal alinhado com o fluxo do vento, sendo comum em medições portáteis ou em túneis de vento.
• Anemômetro de fio quente: mede o resfriamento de um fio metálico aquecido por uma corrente elétrica. Destaca-se por sua alta precisão em velocidades muito baixas e sua resposta rápida.
• Termoanemômetro: combina a medição da velocidade e da temperatura do ar.
• Anemômetro higrotermômetro: inclui um sensor de umidade para fornecer dados ambientais completos.
• Anemômetro térmico: semelhante ao de fio quente, permite analisar tanto a velocidade quanto a temperatura e é usado para estudos detalhados do fluxo de ar.

Em termos de precisão, os modelos de conchas e pás são confiáveis para ventos moderados e fortes em espaços abertos, enquanto os de fio quente e térmicos oferecem leituras muito exatas em baixas velocidades ou em ambientes controlados. A escolha do tipo depende das condições de medição e do nível de detalhe necessário.

Sensor de velocidade do vento

Os sensores mais avançados para medir a velocidade do vento utilizam tecnologias de ultrassom e laser que oferecem precisão e velocidade de resposta superiores aos anemômetros mecânicos tradicionais. Os anemômetros ultrassônicos determinam a velocidade calculando o tempo que uma onda sonora leva para percorrer a distância entre dois transdutores, o que permite obter medições estáveis mesmo em condições de turbulência ou mudanças rápidas de direção do vento.

Por sua vez, os sistemas LiDAR (Light Detection and Ranging) e SoDAR (Sonic Detection and Ranging) podem medir o vento a diferentes alturas, de dezenas a centenas de metros, o que é essencial para a avaliação e otimização de parques eólicos. Na meteorologia, esses sensores melhoram a previsão de fenômenos extremos e o monitoramento de padrões atmosféricos, enquanto na indústria eólica permitem maximizar a produção e prolongar a vida útil dos aerogeradores por meio de um controle mais preciso de sua operação.
 

A distinção fundamental: eletricidade vs. calor

A eletricidade e o calor são formas distintas de energia: a eletricidade é a energia capaz de alimentar dispositivos, sistemas e infraestruturas através de um fluxo de corrente elétrica, enquanto o calor é a energia térmica associada ao aumento da temperatura de um corpo ou meio. 

Características operacionais: potência e duração

A potência e a duração do vento são fatores determinantes na capacidade de geração de energia eólica. A potência disponível no vento cresce exponencialmente com sua velocidade, o que significa que pequenos aumentos na velocidade do ar produzem aumentos significativos na energia gerada. No entanto, não basta que o vento seja forte: ele também deve soprar por longos períodos e com regularidade.

Para calcular esses fatores, são utilizados registros contínuos de velocidade e direção ao longo do ano, obtidos por meio de anemômetros e tecnologias LiDAR ou SoDAR. Esses dados permitem estimar o fator de capacidade de um aerogerador, que é a porcentagem de energia realmente produzida em relação àquela que poderia ser gerada se funcionasse sempre na potência máxima. Um local com ventos moderados, mas constantes, pode ser mais eficiente do que um com rajadas intensas, mas esporádicas.

O vento e sua relação com o clima

O vento é um elemento essencial do clima, pois redistribui o calor e a umidade por todo o planeta. Seu comportamento é determinado pela interação entre a radiação solar, a rotação terrestre e as características da superfície (mares, montanha e planícies). Esses fluxos de ar não só influenciam a temperatura e as precipitações de cada região, mas também determinam a viabilidade de aproveitar o vento como recurso energético. 

A velocidade e a direção do vento são fatores críticos que afetam o desempenho das turbinas eólicas. À medida que a velocidade do vento aumenta, a energia gerada pela turbina eólica também aumenta. Conhecer os padrões do vento é fundamental para planejar projetos eólicos e antecipar variações sazonais ou extremas que possam afetar a produção. 

Ventos e mudanças climáticas

As mudanças climáticas estão alterando os padrões de vento em todo o mundo. O aquecimento global modifica a distribuição da pressão atmosférica e a temperatura na superfície terrestre e oceânica, o que pode intensificar alguns ventos e enfraquecer outros. Também afeta correntes de grande escala, como a corrente de jato (jet stream) e as monções, com consequências diretas sobre as chuvas, as secas e a frequência de fenômenos extremos. Para a energia eólica, essas mudanças podem implicar variações na disponibilidade do recurso e no planejamento de novos parques, exigindo modelos climáticos mais precisos para garantir o investimento e a eficiência.

Formas de aproveitamento do vento: elétrica, mecânica e térmica

O vento pode ser aproveitado para produzir energia elétrica, energia mecânica direta e, em menor medida, energia térmica. 

Iberdrola, líder mundial em energia eólica 

Na Iberdrola, nos tornamos uma das empresas líderes a nível global no desenvolvimento e na operação de projetos eólicos, tanto onshore como offshore. Com presença em cerca de 30 países e milhares de aerogeradores em funcionamento, combinamos inovação tecnológica, investimento contínuo e compromisso ambiental. Nossos projetos vão desde grandes parques eólicos offshore, como Wikinger e East Anglia ONE, até programas de medição avançada de vento com tecnologias como LiDAR para otimizar o desempenho. Essas iniciativas fazem parte de nossa estratégia de desenvolvimento sustentável, orientada para alcançar um sistema energético descarbonizado, reduzindo a dependência de combustíveis fósseis e contribuindo ativamente para a luta contra as mudanças climáticas.