Meteorologia é o estudo científico da atmosfera terrestre e dos fenômenos atmosféricos de curta duração, que constituem o tempo, com foco na previsão do tempo. Tem aplicações nas atividades militares, na aviação, na produção de energia, nos transportes, na agricultura, na construção, nos alertas meteorológicos e na gestão de desastres.
Ao lado da climatologia, da física atmosférica, da química atmosférica e da aeronomia, a meteorologia integra as ciências atmosféricas. As interações entre a atmosfera terrestre e os oceanos, sobretudo o El Niño e a La Niña, são estudadas pela hidrometeorologia, uma área interdisciplinar. Outras áreas interdisciplinares são a biometeorologia, o clima espacial e a meteorologia planetária. A previsão meteorológica marítima aplica o estudo das interações da atmosfera com grandes massas de água à segurança no mar e nas áreas costeiras.
Os meteorologistas estudam fenômenos provocados pela radiação solar, pela rotação da Terra, pelas correntes oceânicas e por outros fatores. Esses fenômenos abrangem as nuvens, a precipitação e os padrões de vento, além de episódios de tempo severo, como ciclones tropicais e tempestades de inverno intensas. Eles são quantificados por variáveis como temperatura, pressão e umidade, usadas para prever o tempo nas escalas local, ou microescala, regional, que abrange a mesoescala e a escala sinótica, e global. A coleta de dados emprega instrumentos como termômetros, barômetros e cata-ventos nas medições de superfície, além de satélites meteorológicos, balões, aeronaves de reconhecimento, boias e radares. A Organização Meteorológica Mundial, a OMM, coordena a padronização internacional da pesquisa meteorológica.
O estudo da meteorologia remonta a milênios. Civilizações antigas tentavam prever o tempo por meio do folclore, da astrologia e de rituais religiosos. O tratado Meteorologia, de Aristóteles, reúne observações iniciais dessa área, que avançou pouco no início da Idade Média. Alhazém questionou teorias aristotélicas na Idade Média, e o estudo da atmosfera ganhou novo impulso no Renascimento. René Descartes também contestou essas teorias e defendeu o uso do método científico. No século XVIII, foram aperfeiçoados instrumentos de medição, como o barômetro e o termômetro, e foi fundada a primeira sociedade meteorológica. No século XIX, formaram-se redes de observação que usavam o telégrafo para trocar dados entre regiões extensas. No século XX, a previsão numérica do tempo, acompanhada do desenvolvimento dos satélites e radares, permitiu criar modelos de previsão mais elaborados. Os computadores passaram a processar grandes conjuntos de dados em tempo real e a resolver automaticamente as equações dos modelos. No século XXI, a meteorologia alcançou maior precisão com o uso de grandes volumes de dados e da supercomputação. Ela incorpora técnicas como o aprendizado de máquina, a previsão por conjuntos e a modelagem climática global de alta resolução. Os eventos meteorológicos extremos agravados pela mudança do clima trazem novos desafios para a previsão e a pesquisa. A natureza caótica da atmosfera, exemplificada pelo efeito borboleta, impõe limites à previsibilidade.
Etimologia A palavra meteorologia vem do grego antigo μετέωρος, metéōros, de que deriva meteoro, e -λογία, -logia.
O primeiro uso da palavra em inglês data de 1563, no livro Goodly Gallerye Causes of Meteors, de William Fulke. Fulke empregava o termo "meteoros" para abranger estrelas cadentes, chuva, neve, nuvens e até terremotos. Embora o uso comum de meteoro tenha se restringido às estrelas cadentes, na meteorologia o termo designa um fenômeno observado na atmosfera ou na superfície terrestre.
História
Da Antiguidade à época de Aristóteles miniatura|Parélio em Saboia
As primeiras tentativas de prever o tempo frequentemente envolviam profecias e adivinhação, por vezes baseadas em ideias astrológicas. Nas religiões antigas, os fenômenos meteorológicos estavam sob o controle dos deuses. A previsão de chuvas e inundações por seus ciclos anuais já era usada pelo menos desde o estabelecimento de povoações agrícolas, possivelmente antes. As primeiras formas de previsão baseavam-se na astrologia e eram realizadas por sacerdotes. Os egípcios já realizavam rituais para provocar chuva por volta de 3500 a.C.
Os antigos Upanixades indianos mencionam nuvens e estações do ano. O Samaveda apresenta sacrifícios a serem realizados quando certos fenômenos fossem observados. O Brihatsamhita, obra clássica de Varahamihira escrita por volta de 500 d.C., contém observações do tempo.
Inscrições cuneiformes em tabuletas da Babilônia relacionavam trovões e chuva. Os caldeus distinguiam os halos de 22° dos halos de 46°.
Os gregos antigos foram os primeiros a formular teorias sobre o tempo. Muitos filósofos naturais se dedicaram ao tema. Como ainda não havia instrumentos meteorológicos, as investigações eram sobretudo qualitativas e só podiam ser avaliadas por especulações teóricas mais gerais. Heródoto afirma que Tales previu o eclipse solar de 585 a.C. Tales estudou as tabelas babilônicas de equinócios. Para Sêneca, Tales atribuía as cheias anuais do Nilo aos ventos do norte, que dificultariam o escoamento das águas para o mar. Anaximandro e Anaxímenes acreditavam que trovões e relâmpagos surgiam quando o ar se chocava contra uma nuvem e acendia uma chama. As primeiras teorias meteorológicas geralmente admitiam a existência de uma substância semelhante ao fogo na atmosfera. Anaximandro definiu o vento como um fluxo de ar, mas essa ideia demorou séculos para ser aceita. Anaxágoras foi o primeiro a propor uma explicação para o granizo no verão. Observou que a temperatura do ar diminuía com a altitude e que as nuvens continham umidade. Também percebeu que o calor fazia os objetos subir e concluiu que, em um dia de verão, ele elevaria as nuvens até uma altitude em que sua umidade congelaria. Empédocles formulou uma teoria para a mudança das estações. Acreditava que o fogo e a água se opunham na atmosfera. Quando o fogo predominava, era verão, e quando a água predominava, era inverno. Demócrito também escreveu sobre as cheias do Nilo. Afirmava que a neve nas regiões setentrionais do mundo derretia no solstício de verão. O vapor formaria nuvens que, levadas ao Nilo pelos ventos do norte, provocariam tempestades e encheriam os lagos e o rio. Hipócrates investigou os efeitos do tempo sobre a saúde. Plínio atribui a Eudoxo a ideia de que o mau tempo seguia ciclos de quatro anos.
Meteorologia aristotélica Essas primeiras observações formaram a base da Meteorologia de Aristóteles, escrita em 350 a.C. Aristóteles é apontado como o fundador da meteorologia. Entre os resultados de seu tratado está a explicação do que se chama ciclo hidrológico. Sua obra foi uma referência na meteorologia por quase 2.000 anos. Tradução de E. W. Webster.
O tratado Do Universo, escrito antes de 250 a.C. ou entre 350 e 200 a.C., apresenta a seguinte passagem: Tradução de E. S. Forster e J. F. Dobson. Se o corpo luminoso se incendeia e se precipita violentamente sobre a terra, recebe o nome de raio. Se apenas parte dele é fogo, mas também é violento e volumoso, chama-se meteoro. Se não contém fogo, chama-se raio fumegante. Todos recebem o nome de "raios descendentes", pois se precipitam sobre a terra. O relâmpago às vezes é esfumaçado e, nesse caso, chama-se "relâmpago incandescente". Às vezes dispara rapidamente e é chamado de "vivo". Em outras ocasiões, percorre linhas tortuosas e se chama "relâmpago bifurcado". Quando se precipita sobre um objeto, chama-se "relâmpago descendente".
Depois de Aristóteles, a meteorologia avançou pouco por muito tempo. Teofrasto compilou um livro sobre previsão do tempo, o Livro dos sinais, e escreveu Sobre os ventos. Reuniu centenas de sinais de fenômenos meteorológicos que poderiam ocorrer em um prazo de até um ano. Seu sistema dividia o ano pelo nascer e pelo ocaso das Plêiades, subdividia-o pelos solstícios e equinócios e pressupunha a continuidade do tempo nesses intervalos. Também dividia os meses pela lua nova, pelo quarto dia, pelo oitavo dia e pela lua cheia, quando julgava mais provável uma mudança do tempo. O dia era dividido em nascer do sol, meio da manhã, meio-dia, meio da tarde e pôr do sol. Havia divisões correspondentes para a noite, e as mudanças seriam mais prováveis nesses momentos. Com essas divisões e um princípio de equilíbrio do tempo ao longo do ano, formulou previsões como a de que um inverno muito chuvoso costumava ser seguido por uma primavera seca. Sua obra também contém regras baseadas no comportamento dos animais, como a de que um cachorro rolando no chão anunciava uma tempestade. Estrelas cadentes e a Lua também eram usadas nas previsões. Teofrasto, porém, não tentou explicar esses fenômenos e recorreu apenas ao método aristotélico. Sua obra orientou a previsão do tempo por quase 2.000 anos.
Meteorologia depois de Aristóteles A meteorologia foi estudada e desenvolvida ao longo dos séculos, mas só passou por avanços mais amplos no Renascimento, entre os séculos XIV e XVII. Cientistas como Galileu e Descartes introduziram métodos e ideias que levaram a uma revolução científica na área.
As especulações sobre a causa das cheias do Nilo cessaram quando Eratóstenes, em uma passagem transmitida por Proclo, afirmou que pessoas haviam chegado às nascentes do rio e observado as chuvas. O interesse pelas implicações dessa explicação permaneceu.
Na época da Grécia romana e na Europa sob domínio romano, o interesse científico pela meteorologia diminuiu. No século I a.C., a maioria dos filósofos naturais afirmava que nuvens e ventos alcançavam cerca de 179 km de altitude. Posidônio, porém, acreditava que chegavam a aproximadamente 8 km, acima dos quais o ar seria límpido, fluido e luminoso. Ele seguia de perto as teorias de Aristóteles. No fim do século II a.C., o centro da ciência havia se deslocado de Atenas para Alexandria, onde ficava a antiga Biblioteca de Alexandria. No século II d.C., o Almagesto de Ptolemeu abordou a meteorologia, então entendida como parte da astronomia, e apresentou previsões astrológicas do tempo. Ptolemeu elaborou um mapa do mundo dividido em zonas climáticas pela iluminação, em que a duração do dia no solstício de verão aumentava meia hora a cada zona entre o equador e o Ártico. Também escreveu sobre a refração atmosférica da luz nas observações astronômicas.
Em 25 d.C., o geógrafo romano Pompônio Mela formalizou o sistema de zonas climáticas. Em 63 e 64 d.C., Sêneca escreveu Naturales quaestiones, uma compilação e síntese de teorias gregas antigas. Sêneca dava primazia à teologia e acreditava que fenômenos como os raios estavam sujeitos ao destino. O segundo livro da História Natural, de Plínio, o Velho, aborda a meteorologia. Plínio afirma que mais de vinte autores gregos antigos estudaram o tema. Assim como Sêneca, reuniu especulações anteriores, sem acrescentar teorias próprias.
miniatura|Crepúsculo na praia de Baker
Entre 400 e 1100, o conhecimento científico na Europa foi conservado pelo clero. Isidoro de Sevilha dedicou atenção à meteorologia em Etymologiae, De ordine creaturum e De natura rerum. Beda, o Venerável, foi o primeiro inglês a escrever sobre o tempo, em De natura rerum, de 703. A obra resumia as fontes clássicas disponíveis. Grande parte dos escritos de Aristóteles, entre eles a Meteorologia, permaneceu inacessível na Europa ocidental até o século XII. Isidoro e Beda se interessavam pela ciência, mas seguiam a letra das Escrituras.
Na civilização islâmica, obras antigas foram traduzidas para o árabe e transmitidas à Europa ocidental, onde receberam traduções latinas.