(Secção 2.4.3)
Num ambiente estável, ventos fortes soprando perpendicularmente a uma barreira (como uma montanha) são forçados a subir no lado de sotavento e a descer ao longo das encostas a sotavento. A corrente de ar perturbada começa a oscilar numa série de ondas à medida que se move para jusante, gerando ondas de montanha.
Se as ondas permanecerem essencialmente estacionárias enquanto o ar se move através delas, são referidas como ondas não-turbulentas estacionárias ou em pé (e também ondas de sotavento de sotavento preso). Quando o ar está suficientemente úmido, podem aparecer nuvens orográficas no ar ascendente nas cristas das ondas (Figura 5). Elas se formam mais freqüentemente acima ou abaixo do vento das cadeias montanhosas, e permanecem paradas, geralmente por algumas horas (raramente por mais de um dia).
Para um observador no chão, estas nuvens se movem muito lentamente, se é que se movem, embora o vento ao nível das nuvens possa ser forte. Em certos casos, a velocidade do vento é revelada por marcas na nuvem, por exemplo, por elementos separados que se movem de uma extremidade da nuvem para a outra. Estas nuvens em forma de lenticularis produzidas pelas ondas da montanha são uma indicação de ventos fortes em níveis médios estáveis da atmosfera. Elas não produzem precipitação.
Figure 5. Ondas de montanha
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Por vezes, estas ondas propagam longas distâncias em “lee wave trains”, pelo que os efeitos também podem ser sentidos a uma grande distância. Elas podem ser vistas orientadas em longas faixas paralelas à cordilheira, a intervalos regulares de vários quilômetros (Figura 6).
Em imagens de satélite, eles formam um padrão de linha aerodinâmica.
Figura 6. Imagem de satélite de trens de ondas de lee (A = alinhamento do alcance; B= direção do vento)
Nuvens de onda também podem aparecer em diferentes níveis simultaneamente. Muitas vezes, uma ou uma pilha de várias nuvens de lenticularis em forma orográfica aparecem acima da colina ou montanha, às vezes ligeiramente a favor ou contra o vento. A influência orográfica no fluxo de ar pode ser significativa em níveis muitas vezes superiores aos níveis dos picos ou cristas, chegando mesmo à estratosfera (Figura 7).
Figure 7. Ondas de sotavento retidas
Em grandes cristas de montanha quando há alta estabilidade atmosférica através de uma profundidade de atmosfera e cisalhamento marcado do vento acima do topo da montanha, podem ocorrer ondas de propagação vertical onde a energia se propaga para cima. Estas são chamadas ondas de sotavento não embaladas e nuvens cirríformes formadas devido à influência orográfica (Figura 8) é indicativo de turbulência perto do topo da troposfera. Algumas vezes, o topo da onda pode se estender além do nível alto até a estratosfera.
Figure 8. Onda propagadora vertical
Onde há um espaço livre (foehn gap) entre a colina e a nuvem, é provável que a turbulência seja severa. Onde não há um espaço livre entre a colina e a nuvem, então qualquer turbulência é provável que seja fraca.
Embora a evidência das nuvens se torne uma assinatura do movimento do ar e da turbulência, isso às vezes ocorre sem indicadores visuais. A turbulência de ar límpido frequentemente ocorre perto da tropopausa devido à propagação vertical de ondas em condições secas.
Em certos momentos, a amplitude das ondas da montanha pode atingir valores altos, e a energia da onda se propaga para baixo imediatamente a montante da crista, produzindo eventos climáticos significativos, tais como ondas quebrando, turbulência forte a extrema, rotores, e tempestades de vento prejudiciais na vertente de descida de uma barreira de montanha.
Baixo da nuvem de ondas de sotavento, nas camadas inferiores, pode formar-se um grande redemoinho com eixos horizontais (Figura 9). Se o ar ascendente deste grande redemoinho estacionário arrefecer o suficiente, uma barra de nuvens chamada “nuvem de rotor” (roll cloud) pode aparecer na parte superior. Rotor ou nuvens de rolo são indicativos de uma área de turbulência severa na superfície da Terra ou perto dela, com ventos superficiais de direção e/ou velocidade altamente variáveis, apresentando assim um perigo para a aviação.
Figure 9. Nuvem do rotor