Por que o lapse rate troposférico em latitudes polares é menor do que próximo ao equador?

Passo 1

O enunciado pergunta por que o gradiente térmico vertical (lapse rate) médio da troposfera nas altas latitudes polares é numericamente menor (isto é, mais negativo) do que nas regiões tropicais. Para responder vamos usar os conceitos de lapse rate adiabático seco e adiabático úmido, e entender como umidade e convecção controlam o perfil vertical de temperatura.

Passo 2

Definimos o lapse rate \Gamma como
\Gamma = -\,\frac{\partial T}{\partial z},
onde T é a temperatura e z a altitude. Em ar seco, a taxa adiabática é
\Gamma_d \approx 9{,}8\\ \text{K/km},
e em ar úmido, devido à liberação de calor latente, a taxa adiabática efetiva \Gamma_m fica tipicamente em torno de
\Gamma_m \sim 6\\ \text{K/km}
no trópico.

Passo 3

Perto do Equador há forte convecção profunda e elevado conteúdo de vapor d’água. As nuvens ascendem, condensam e liberam calor latente, diminuindo o gradiente térmico efetivo para algo próximo à adiabática úmida \Gamma_m. Numericamente isso dá valores de \Gamma\approx6 K/km, ou seja, \partial T/\partial z\approx-6 K/km.

Passo 4

Nas regiões polares o ar é muito seco e a convecção profunda praticamente não ocorre. Afinal, não há umidade suficiente para condensar e liberar calor latente. O perfil de temperatura acaba sendo controlado mais pela estabilização radiativa e por convecção fraca, resultando num lapse rate próximo (mas normalmente um pouco menor) do adiabático seco \Gamma_d. Numericamente, \partial T/\partial z fica em torno de -8 a -9 K/km, isto é, um valor mais negativo (portanto “menor”) do que o -6 K/km do trópico.

Resposta

O lapse rate polar é mais negativo (numericamente menor) porque o ar polar é seco e praticamente não sustenta convecção úmida, de modo que o perfil de temperatura se aproxima da adiabática seca (~9,8 K/km) em vez da adiabática úmida (~6 K/km) que domina no Equador.

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