Oficina de identificação de nuvens

Uma das principais habilidades do ser humano é a de encontrar padrões e criar classificações para eles. Um dos exemplos disso é a pareidolia: fenômeno cognitivo de percepção de padrões em dados aleatórios como algo com significado (por exemplo, uma nuvem que parece um dragão). Além disso, as nuvens podem ter diversas formas e colorações conforme a iluminação local, como podem ser observadas no vídeo a seguir:

A nefologia é um ramo Meteorologia que estuda as nuvens, de modo a permitir a classificação e descrever sua formação.

Em 1803, o inglês Luke Howard apresentou um novo sistema de classificação de nuvens à Askesian Society, um clube de pensadores londrino que teve reuniões entre 1796 e 1807 – posteriormente, o grupo foi dissolvido e seus membros fundaram sociedades mais especializadas, dentre elas a Royal Society of London. Em 1887, o sistema foi aperfeiçoado por Abercromby e Hildebrandsson. De acordo com a aparência, podem ser inferidas várias propriedades das nuvens, como possibilidade e tipo de precipitação, constituição, estado físico, turbulência, estabilidade/instabilidade da atmosfera, etc. Veja mais sobre a formação de Nuvens e Arte clicando no link.

Muito parecido com o Sistema de Classificação dos Seres Vivos, proposto pelo naturalista sueco Carl von Linnée no século XVIII, as nuvens podem ser classificadas em gênero e espécie, com nomes em latim (idioma “universal” usado pela ciência no passado). Também podem ser encontradas nuvens anexas e características suplementares, assim como indicar seu processo de formação (genitus) e transformação (mutatus). As nuvens encontram-se na troposfera, mas também na estratosfera (nacaradas) e mesosfera (noctilucentes) e níveis variados (contrails ou trilhas de condensação, agora conhecidos como Cirrus homogenitus).

Ilustração contendo os gêneros de nuvens. Fonte: The Cloud Collector’s Handbook, de Gavin Pretor-Pinney

O Atlas Internacional de Nuvens é uma publicação da Organização Meteorológica Mundial (OMM). Tem sua origem no final do século XIX e teve várias revisões; a última foi publicada em 2017, com a inclusão de uma nova espécie, algumas características suplementares e novas nuvens-mãe e especiais. As novidades estão destacadas no quadro a seguir:

Veja esse glossário com o significado de cada um dos termos do quadro com uma breve descrição, o que é fundamental para a classificação. A sigla de cada nuvem é dada pela letra inicial de cada componente (se for composta de duas palavras) ou das duas primeiras letras – a exceção é a Cumulonimbus, cuja sigla é Cb devido à grafia manual dar ambiguidade entre Cn e Cu (Cumulus). As espécies e nuvens mãe/especiais tem sigla dada pelas três primeiras letras, enquanto as nuvens anexas e características suplementares tem sigla pelas duas primeiras letras.

Gêneros

  • Cirrus – Ci: aparência fibrosa/cabelo (cristais de gelo) em níveis altos
  • Cirrocumulus – Cc: acumulados pequenos (cristais de gelo) sem sombreamento, com lacunas claras, em uma camada em níveis altos
  • Cirrostratus – Cs: camada larga quase transparente (cristais de gelo geram halo) em níveis altos
  • Altocumulus – Ac: acumulados/montantes ou rolos de nuvem, mostrando sombreamento distinto, e com lacunas claras entre eles, em uma camada a níveis médios
  • Altostratus – As: camada larga cinzenta ou esbranquiçada (deixa Sol/Lua embaçado) em níveis médios
  • Nimbostratus – Ns: camada espessa e cinzenta (chuva moderada a forte de maneira regular e prolongada)
  • Stratocumulus – Sc: acumulados alongados e rolos de contornos bem definidos, com lacunas distintas e sombreamento intenso em níveis baixos
  • Stratus – St: camada baixa e cinzenta sem contornos definidos (nevoeiro quando junto do solo)
  • Cumulus – Cu: acumulados grandes em níveis baixos
  • Cumulonimbus – Cb: grande desenvolvimento vertical (chuvas fortes, granizo e raios), base esfarrapada, escura quando olhada por baixo

Espécies

  • fibratus – fib: possui fibras/filamentos, sem ganchos
  • uncinus – unc: em forma de gancho
  • spissatus – spi: espesso/condensado, densa (aparece cinza quando visto em direção ao Sol)
  • castellanus – cas: serrilhada em cima (como torres de castelo, que se elevam de uma base em comum)
  • floccus – flo: flocos/tufos individuais, bases irregulares, às vezes com virgas
  • stratiformis – str: aparência espalhada horizontalmente
  • nebulosus – neb: enevoado/nebuloso/opaco, sem estrutura
  • volutus – vol: alongada em forma de tubo
  • lenticularis – len: forma de lente/disco, estacionária no céu
  • fractus – fra: frações/pedaços, bordas e base esfarrapadas
  • humilis – hum: próximo ao solo/baixo/pequeno tamanho, pequena extensão vertical (mais larga do que alta)
  • mediocris – med: tamanho vertical mediano/intermediário
  • congestus – con: empilhado/amontoado, grande desenvolvimento vertical e contornos bem definidos
  • calvus – cal: topo calvo/liso de nuvens em crescimento vertical
  • capillatus – cap: topo cabeludo/com fiapos de nuvens em crescimento vertical; podem aparecer Cirrus perto

Variedades

  • intortus – in: torcido, curvo
  • vertebratus – ve: linhas de nuvem que parecem costelas, vértebras ou ossos de peixe
  • undulatus – un: ondulações distintas (vento é perpendicular às “ruas” de nuvens)
  • radiatus – ra: parece irradiar de um ponto no céu (vento é paralelo às “ruas” de nuvens)
  • lacunosus – la: com buracos/lacunas, nuvem fina com furos regularmente espaçados, aparecendo como uma rede
  • duplicatus – du: repetido (duas camadas em alturas diferentes)
  • translucidus – tr: nuvem translúcida, através da qual a posição do Sol ou da Lua é visível
  • perlucidus – pe: extensa camada com lacunas, através da qual o céu azul, o Sol ou a Lua são visíveis
  • opacus – op: espesso/obscuro, nuvem grossa que esconde completamente o sol ou a lua

Nuvens anexas e características suplementares

  • fluctus – flu: ondas (Kelvin-Helmholtz)
  • cavum – cav: buraco
  • flumen – flu: nuvem pequena que acompanha uma maior
  • cauda – cau: parte horizontal que sai da nuvem (rabo)
  • murus – mur: parede de nuvens
  • asperitas – asp: rugoso/áspero
  • incus – inc: bigorna
  • mamma – mam: seio/sino abaixo da base da nuvem
  • virga – vir: ramo, precipitação que não chega ao solo
  • praecipitatio – pre: precipitação que chega ao solo
  • arcus – arc: arco/proa (de navio)
  • tuba – tub: funil/tubo vertical
  • pileus – pil: capacete/chapéu em cima do topo da nuvem
  • velum – vel: véu extenso e fino, através da qual as nuvens mais vigorosas podem penetrar (parece um traço no céu quando visto de lado)
  • pannus – pan: tecido rasgado/esgarçado, fragmentos irregulares de nuvens (stratus fractus) sob a maior massa de nuvens

Até a edição de 1956 do Atlas, utilizava-se o conceito de “família” para dividir as nuvens em família A (as nuvens altas: cirrus, cirrostratus e cirrocumulus), B (nuvens médias: altostratus e altocumulus), C (nuvens baixas: Stratus, Nimbostratus, Cumulus, Stratocumulus) e D (nuvens de desenvolvimento vertical: Cumulonimbus, Cumulus).

Na edição seguinte (1975), o termo “família” caiu em desuso, permanecendo a ideia de separá-las conforme sua posição vertical (étage, éstágio/altura em francês). A Nimbostratus começou a aparecer como uma nuvem média, pois apesar de sua base encontrar-se geralmente em uma altura baixa (perto de 2 km), seu crescimento se dá na vertical pelo empilhamento de camadas. Quem descobriu isso foi a Samantha, do Meteorópole, no post O caso da nuvem Nimbostratus.

Oficina de Identificação de Nuvens

Essa oficina consiste de uma atividade prática para classificar as nuvens do céu vigente, voltada ao público em geral. A classificação da nuvem em um dos dez gêneros existentes acontece baseando-se no conhecimento do significa de seu nome, o que aponta as principais características de sua aparência, e da comparação com fotos. O mesmo procedimento segue para encontrar sua espécie e outras características especiais e nuvens anexas, assim como sua origem e transformação. Os critérios utilizados foram publicados pela Organização Meteorológica Mundial no Atlas Internacional de Nuvens.

A identificação de nuvens é uma técnica misturada à arte, que ganha precisão com a prática e experiência. Compare fotos de nuvens com sua descrição para praticar (links abaixo). Observe o céu todos os dias e tente identificá-las por quadrantes (N-S-E-W), primeiro pelo gênero e depois por espécie, e então busque nuvens anexas e outras características. Aquelas que parecem um “meio de caminho” entre um tipo e outro, podem ser nuvens com sufixo “genitus” (nuvens geradoras) ou “mutantus”.

Algumas dicas para diferenciar os gêneros de nuvens:

  • Altostratus: cobre o céu todo, mas não há formação de sombras em objetos junto ao solo; disco solar aparece embaçado
  • Cirrostratus: acontece com o fenômeno óptico do halo (anel de luz formado ao redor do Sol ou da Lua)
  • Estique o braço e o polegar para o céu e tente cobrir uma nuvem: se os elementos forem menores que o dedo, é uma Cirrocumulus; se for mais ou menos do tamanho do seu dedo, é Altocumulus; se a nuvem for maior, é Cumulus
  • Stratus costuma ser mais baixa e não apresentar contornos tão bem definidos quanto a Stratocumulus

No site do Atlas Internacional de Nuvens da OMM, existem três fluxogramas que ajudam a distinguir entre os gêneros (e algumas espécies) de nuvens conforme suas principais características – clique no link para vê-los.

Sempre utilize óculos escuros na atividade de visualização de nuvens!

Oficina de Identificação de Nuvens durante a Marcha pela Ciência (2017). Foto: Eliana Reis

Fotografando Nuvens

As nuvens no céu produzem uma efêmera tela de pintura, e muitas vezes temos vontade de registrar. Seguem algumas dicas para fotografá-las:

  1. Como as nuvens estão distantes não há problema com profundidade de campo. Utilize a maior abertura possível, para evitar tremer com velocidade baixa;
  2. Feche o quadro para enquadrar apenas nuvens e um pouco da superfície ou algum outro ponto (para dar uma ideia de escala);
  3. Na fotometria, você não pode medir a luz direto nas nuvens. Elas informam que há muita luz na cena e deixam as fotos muito escuras. O ideal é medir a luz no branco da nuvem e aumentar a exposição em entre 1 e dois pontos. Ou seja, se a exposição deu 1/250 com f/16, utilize f/8 ou f/11.
  4. Use um polarizador para aumentar o contraste entre as nuvens brancas e o céu azul.
  5. O valor de exposição, ou EV (de exposure value), é o resultado das combinações possíveis entre o par conjugado velocidade de obturação e abertura de diafragma que levam a uma mesma exposição. O aumento de valor na escala EV significa uma exposição em dobro. Aumente seu valor e terá uma foto mais clara e leve, interessante para tempo bom ou melhorar a visualização em ambiente mais escuro. Se diminuir, terá uma foto mais sombria e pesada (fotografar uma tempestade ou deixar as nuvens um pouco mais nítidas).

Previsão de nuvens

O CPTEC/INPE disponibiliza previsões numéricas de tempo para a fração de cobertura do céu coberta de nuvens. Basta entrar no site de previsão do tempo do CPTEC e fazer a busca da sua cidade. Depois, clique na aba “Meteograma” e observe o último gráfico.

O modelo regional roda para algumas cidades e consegue dividir a previsão em nuvens altas, médias e baixas. Para isso, entre no link de previsão numérica do modelo ETA 5 km, escolha o estado e depois a cidade. Para as outras cidades, somente o modelo global está disponível.

Computadores classificando nuvens

Para quem está começando na identificação dos gêneros de nuvens, é interessante a utilização de um programa desenvolvido para celular (Android). O SeeCloud é um aplicativo para identificação nuvem. Basta tirar uma foto do céu e imediatamente descobrir o gênero da nuvem (com precisão de 89%). Junto vem um breve descritivo de suas características, permitindo fazer suas próprias previsões meteorológicas a curto prazo.

Mas como um computador consegue identificar uma nuvem? Uma aplicação já realizada a tempos é a estimativa da fração de cobertura do céu por nuvens em fotografia tiradas com lente “olho de peixe”, que cobrem o céu todo. O estudo “Automatic cloud classification of whole sky images” apresenta um algoritmo automático de classificação de nuvens, baseado em um conjunto estatístico de características descrevendo a cor e a textura da imagem. O classificador k-NN (k-nearestneighbour) é um algoritmo de aprendizagem de máquina que armazena os dados de treinamento e quando um novo objeto é submetido para classificação, o algoritmo procura os k registros mais próximos (medida de distância) deste novo registro. Foi utilizado por possuir alto desempenho na resolução de problemas complexos, simplicidade de implementação e baixa complexidade computacional.

Nesse estudo, distinguem-se sete condições de céu diferentes: nuvens altas e finas (Cirrocumulus e Altocumulus), nuvens Stratocumulus, nuvens cumuliformes baixas, nuvens espessas (Cumulonimbus e Nimbostratus), nuvens estratiformes e céu claro. Baseado no “Leave-One-Out CrossValidation”, o algoritmo atinge uma precisão de cerca de 97%.

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