direita|miniaturadaimagem| Furacão Juliette, um caso raro de paredes triplas dos olhos Os ciclos de substituição da parede do olho, (em inglês Eyewall replacement cycle), ocorrem naturalmente em ciclones tropicais intensos, geralmente com ventos superiores a ou grandes furacões ( categoria 3 ou superior). Quando os ciclones tropicais atingem essa intensidade e a parede dos olhos se contrai ou já é suficientemente pequena, algumas das bandas de chuva externas podem fortalecer-se e organizar-se num anel de tempestades - uma parede de olhos externa - que se move lentamente para dentro e rouba a parede de olho da humidade necessária e momento angular. Como os ventos mais fortes estão na parede ocular de um ciclone, o ciclone tropical geralmente enfraquece durante esta fase, pois a parede interna é "sufocada" pela parede externa. Eventualmente, a parede ocular externa substitui completamente a interna, e a tempestade pode se intensificar.

A descoberta desse processo foi parcialmente responsável pelo fim da experiência de modificação de furacões do governo dos EUA, o Projeto Stormfury. Este projeto partiu para semear nuvens fora da parede dos olhos, aparentemente causando uma nova parede dos olhos e enfraquecendo a tempestade. Quando se descobriu que esse era um processo natural devido à dinâmica dos furacões, o projeto foi rapidamente abandonado.

Quase todo furacão intenso passa por pelo menos um desses ciclos durante a sua existência. Estudos recentes mostraram que quase metade de todos os ciclones tropicais e quase todos os ciclones com ventos sustentados acima de , passam por ciclos de substituição da parede ocular. O furacão Allen, em 1980, passou por repetidos ciclos de substituição da parede ocular, flutuando várias vezes entre categoria 5 e categoria 4 na escala Saffir-Simpson. O Tufão June (1975) foi o primeiro caso relatado de paredes triplas dos olhos, e Hurricane Juliette (2001) foi um caso documentado disso.

História direita|miniaturadaimagem| Foto de 1966 da equipe e do pessoal do Projeto Stormfury O primeiro sistema tropical a ser observado com as paredes oculares concêntricas foi o Tufão Sarah por Fortner em 1956, que ele o descreveu como "um olho dentro de um olho". A tempestade foi observada por uma aeronave de reconhecimento como tendo uma parede ocular interna a e uma parede ocular externa a . Durante um vôo subsequente, 8 horas depois, a parede ocular interna havia desaparecido, a parede ocular externa havia sido reduzida para e os ventos máximos sustentados e a intensidade do furacão haviam diminuído. O próximo furacão observado com paredes oculares concêntricas foi o furacão Donna em 1960. O radar das aeronaves de reconhecimento mostrava um olho interno que variava de em baixa altitude até perto da tropopausa. Entre as duas paredes oculares havia uma área de céu claro que se estendia verticalmente de a . As nuvens de baixo nível a cerca de foram descritos como estratocúmulo com rolos horizontais concêntricos. Foi relatado que a parede ocular externa alcançava alturas próximas a enquanto a parede ocular interna se estendia apenas a 12 horas após a identificação das paredes oculares concêntricas, a parede interna se dissipou.

O furacão Beulah, em 1967, foi o primeiro ciclone tropical a ter o seu ciclo de substituição da parede ocular observado do começo ao fim. As observações anteriores de paredes oculares concêntricas foram de plataformas baseadas em aeronaves. Beulah foi observado no radar terrestre de Porto Rico por 34 horas, período durante o qual uma parede dupla se formou e se dissipou. Observou-se que Beulah atingiu a intensidade máxima imediatamente antes de se submeter ao ciclo de substituição da parede ocular e que "provavelmente foi mais do que uma coincidência". Observou-se que ciclos de substituição anteriores da parede ocular diminuíam a intensidade da tempestade mas, naquele momento, a dinâmica do motivo pelo qual ocorria não era conhecida.

Já em 1946, sabia-se que a introdução de gelo de dióxido de carbono ou iodeto de prata em nuvens que continham água super resfriada converteria algumas das gotículas em gelo, seguidas pelo processo Bergeron-Findeisen de crescimento das partículas de gelo às custas das gotículas, cuja água acabaria em grandes partículas de gelo. O aumento da taxa de precipitação resultaria na dissipação da tempestade. No início de 1960, a teoria de trabalho era que a parede dos olhos de um furacão era inerentemente instável e que as nuvens tinham uma grande quantidade de água super-resfriada. Portanto, semear a tempestade fora da parede ocular liberaria mais calor latente e faria com que a parede ocular se expandisse. A expansão da parede ocular seria acompanhada de uma diminuição na velocidade máxima do vento através da conservação do momento angular.

Projeto Stormfury

O Projeto Stormfury foi uma tentativa de enfraquecer os ciclones tropicais, lançando aeronaves contra eles e semeando com iodeto de prata. O projeto foi executado pelo governo dos Estados Unidos de 1962 a 1983.

A hipótese era que o iodeto de prata faria com que a água super-resfriada na tempestade congelasse, interrompendo a estrutura interna do furacão. Isso levou à semeadura de vários furacões no Atlântico. No entanto, mais tarde foi demonstrado que essa hipótese estava incorreta. Na realidade, foi determinado que a maioria dos furacões não contém água super-resfriada suficiente para que a semeadura de nuvens seja eficaz. Além disso, os pesquisadores descobriram que os furacões sem sementes geralmente passam pelos ciclos de substituição da parede dos olhos que eram esperados dos furacões com sementes. Essa descoberta questionou os sucessos de Stormfury, pois as mudanças relatadas agora tinham uma explicação natural.

O último vôo experimental foi realizado em 1971, devido à falta de tempestades candidatas e a uma mudança na frota da NOAA. Mais de uma década após o último experimento de modificação, o Projeto Stormfury foi oficialmente cancelado. Embora tenha sido um fracasso em seu objetivo de reduzir a destrutividade dos furacões, o Projeto Stormfury não foi sem mérito. Os dados observacionais e a pesquisa do ciclo de vida das tempestades gerados pelo Stormfury ajudaram a melhorar a capacidade dos meteorologistas de prever o movimento e a intensidade de futuros furacões.

Formação secundária da parede ocular miniaturadaimagem| Imagens da Missão de Medição de Chuva Tropical mostram o início de um ciclo de substituição da parede do olho no furacão Frances As paredes oculares secundárias já foram consideradas um fenômeno raro. Desde o advento dos aviões de reconhecimento e dos dados de satélite de microondas, observou-se que mais da metade de todos os principais ciclones tropicais desenvolve pelo menos uma parede ocular secundária. Existem muitas hipóteses que tentam explicar a formação de paredes oculares secundárias. A razão pela qual os furacões desenvolvem paredes oculares secundárias não é bem conhecida.

Identificação A identificação qualitativa das paredes oculares secundárias é fácil para um analista de furacões. Envolve ver imagens de satélite ou radar e verificar se existem dois anéis concêntricos de convecção aprimorada. A parede ocular externa é geralmente quase circular e concêntrica com a parede ocular interna. A análise quantitativa é mais difícil, pois não existe uma definição objetiva do que é uma parede ocular secundária. Kossin et al.. especificou que o anel externo tinha que ser visivelmente separado do olho interno com pelo menos 75% fechado com uma região de fosso sem nuvens.

Embora as paredes oculares secundárias tenham sido vistas como um ciclone tropical se aproximando da terra, nenhuma foi observada enquanto o olho não está sobre o oceano. Julho oferece as melhores condições ambientais de fundo para o desenvolvimento de uma parede ocular secundária. As mudanças na intensidade de furacões fortes como Katrina, Ophelia e Rita ocorreram simultaneamente com os ciclos de substituição da parede dos olhos e compreenderam interações entre as paredes dos olhos, bandas de chuva e ambientes externos. Os ciclos de substituição das paredes oculares, como ocorreu em Rita ao se aproximar da costa do Golfo dos Estados Unidos, podem aumentar muito o tamanho dos ciclones tropicais e, simultaneamente, diminuir a força.

Durante o período de 1997-2006, foram observados 45 ciclos de substituição da parede ocular no Oceano Atlântico Norte tropical, 12 no Pacífico Norte Leste e 2 no Pacífico Norte Oeste. 12% de todas as tempestades do Atlântico e 5% das tempestades no Pacífico sofreram substituição da parede ocular durante esse período. No Atlântico Norte, 70% dos grandes furacões tiveram pelo menos uma substituição da parede do olho, em comparação com 33% de todas as tempestades. No Pacífico, 33% dos grandes furacões e 16% de todos os furacões tiveram um ciclo de substituição da parede ocular. Tempestades mais fortes têm maior probabilidade de formar uma parede ocular secundária, com 60% dos furacões da categoria 5 passando por um ciclo de substituição da parede ocular em 12 horas.

Durante os anos 1969-1971, 93 tempestades atingiram a força das tempestades tropicais ou mais no Oceano Pacífico. 8 dos 15 que atingiram a força do super tufão (65 m/s), 11 das 49 tempestades que atingiram a força de tufões (33 m/s) e nenhuma das 29 tempestades tropicais (<33 m/s) desenvolveram paredes oculares concêntricas. Os autores observam que, como as aeronaves de reconhecimento não estavam procurando especificamente por recursos da parede dupla, esses números provavelmente subestimam.

Durante os anos 1949-1983, 1 268 tufões foram observados no Pacífico Ocidental. 76 deles tinham paredes oculares concêntricas. De todos os tufões submetidos à substituição da parede dos olhos, cerca de 60% o fizeram apenas uma vez; 40% tiveram mais de um ciclo de substituição da parede ocular, com dois dos tufões sofrendo cinco substituições. O número de tempestades com ciclos de substituição da parede do olho estava fortemente correlacionado com a força da tempestade. Tufões mais fortes eram muito mais propensos a ter paredes oculares concêntricas. Não houve casos de paredes duplas nos quais o vento máximo sustentado era inferior a 45 m/s ou a pressão mínima foi superior a 970 hPa. Mais de três quartos dos tufões que tiveram pressões inferiores a 970 hPa desenvolveram o recurso de parede dupla. A maioria dos tufões do Pacífico Oeste e Central que experimentam paredes duplas o fazem nas proximidades de Guam.

Hipóteses de formação inicial direita|miniaturadaimagem| Paredes oculares concêntricas vistas no tufão Haima, enquanto viaja para o oeste através do Oceano Pacífico Desde que os ciclos de substituição da parede dos olhos foram descobertos como naturais, houve um forte interesse em tentar identificar o que os causa. Existem muitas hipóteses apresentadas que agora estão abandonadas. Em 1980, o furacão Allen atravessou a região montanhosa do Haiti e, simultaneamente, desenvolveu uma parede ocular secundária. Hawkins observou isso e hipotetizou que a parede ocular secundária pode ter sido causada por forçagem topográfica. Willoughby sugeriu que uma ressonância entre o período inercial e o atrito assimétrico pode ser a causa das paredes oculares secundárias. Estudos e observações posteriores de modelagem mostraram que as paredes oculares externas podem se desenvolver em áreas não influenciadas pelos processos terrestres.