Las estelas de condensación de aviones: Pinceladas en el cielo

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Palabras clave. Estelas, avión, cirros, hielo, agua subfundida

Las Estelas De Condensación De Aviones: Pinceladas En El Cielo
Estelas de condensación de aviones (segmentos rectos grisáceos) visto por el satélite polar NOAA con el canal infrarrojo 5 a las 11:56 UTC del día 28 de mayo del 2003 en las cercanías de la península Ibérica

El día 28 de mayo del 2003 se produjo en las cercanías de la península Ibérica una inusitada cantidad de estelas de condensación generadas por aviones que volaban en niveles altos. Las imágenes de satélite así lo ponen de manifiesto, preferentemente en la parte occidental y norte de la península y zonas oceánicas.

Lo que llama la atención de este día, es que las estelas de aeronaves crecieron de forma inusitada y fueron detectadas, no solo por los satélites polares de alta resolución espacial (1 km), sino también por el satélite Meteosat-7, que con una resolución relativamente baja, del orden de 3 - 4.5 km en nuestras latitudes, fue capaz de ponerlas de manifiesto, como se ve en la siguiente imagen.

Las Estelas De Condensación De Aviones: Pinceladas En El Cielo
Imagen IR del Meteosat 7 del 28 de mayo a las 06 UTC. Tenues estelas de condensación aparecen al NW de la Península.

Las estelas de condensación más comunes y vistosas se producen a niveles de vuelos que se sitúan en torno a la tropopausa. Las partículas generadas por la combustión de los motores se comportan como núcleos higroscópicos y núcleos de condensación favoreciendo la generación de nubes llamadas estelas de aviones. Básicamente, son nubes formadas por cristalitos de hielo y, al formarse en niveles altos, podrían ser calificadas como nubes cirriformes.

En IR aparecen como segmentos más o menos rectos que indican la dirección de la aeronave que la produjo. Al ser de topes fríos, deberían aparecer blancas en dicho canal pero al ser de poco espesor, la radiación que viene desde abajo la hacen ser más cálidas, dando lugar a tonalidades blanca - grisáceas. En el canal visible, VIS, los cristalitos de hielo reflejan muy poco y prácticamente no dan señal directa muy clara, apareciendo difuminadas. Cuando las estelas sobre vuelan zonas nubosas, llegan producir sombras y estas sí se observan en VIS como líneas oscuras asociadas a las sombras contrastadas con el fondo blanco.

Existen varios factores meteorológicos (otros dependen del tipo de combustible usado, humedad y temperatura de los humos que expele el avión, etc...) que son claves para la formación y visualización de estas estelas de condensación y están ligados a factores termodinámicos y dinámicos. Son estos:

- La humedad ambiental de la capa donde se puedan formar debe ser la adecuada para que persistan, con alto contenido de humedad (o se disipen, por bajo contenido).

- El viento debe ser uniforme en dicha capa y no muy intenso. Los fuertes vientos con cizalladura muy marcadas (variaciones en intensidad o dirección) no suelen favorecer la formación de fichas nubes. La presencia de vientos intensos tiende aumentar los procesos de mezcla y turbulencia y, por lo tanto, a destruir dichas estelas. El viento debe tal que no favorezca su destrucción: vientos débiles o moderados y uniformes son los más adecuados

- Ausencia de nubosidad en niveles inferiores. Su presencia impediría su visión desde superficie y desde satélite.

- No debe haber ningún mecanismo sinóptico que tienda a favorecer o disipar la nubosidad ya que en ambas condiciones favorecen el desarrollo de nubosidad generalizada o la destruye. Por lo tanto, y si tomamos los mapas de 300 hPa como referencia, las estelas no se formarán por delante de las vaguadas o dorsales muy pronunciadas. Por el contrario, las dorsales y vaguadas amplias pueden ser zonas propicias para su formación.

La presencia de temperaturas muy frías en niveles altos está garantizada.

Además, y como es lógico, la aeronave debe volar a los niveles que cumplan esa condición y deberá hacerlo por un tiempo apreciable para que puedan generar las condiciones temporales apropiadas. Las rutas de aproximación de despegue y aterrizaje, así como las autopistas aéreas son las zonas preferidas para la formación de estelas. Gracias a estas trazas nubosas podemos adivinar las rutas aéreas de los aviones comerciales e incluso los posibles aeropuertos que son origen o destino.

¿Por qué se forman las estelas de condensación?

El vapor de agua, a muy bajas temperaturas, puede formar gotitas de agua subfundida o cristalitos de hielo. Cuando respiramos en días muy fríos del invierno o lo hacemos en un recinto cerrado cargado de humedad, podemos ver el vapor que hemos devuelto a la atmósfera de nuestra respiración. Algo así ocurre cuando los aviones generan los gases de la combustión y se mezclan con el aire ambiental. En determinadas condiciones, la mezcla provocada por los gases del avión y el aire ambiente puede generar que la mezcla se sature y de lugar a nubes formadas por cristalitos de hielo. Veamos este diagrama y analicemos conceptualmente la situación.

Las Estelas De Condensación De Aviones: Pinceladas En El Cielo
Diagrama Presión de vapor-Temperatura del aire y curva de presión de vapor saturante. La escala vertical va en hPa y la de temperatura en ºK (rango entre 200 y 240 ºK).

La presión de vapor saturante varía en función de la temperatura (en el diagrama en grados K). La línea azul es la presión de vapor de saturación para el hielo. Aunque las cosas ocurren de forma más compleja, daremos unas “pinceladas” aclaratorias.

Imaginemos dos partículas, parcelas o burbujas no saturadas A y B en dicho diagrama. Ambas parcelas están no saturadas, pero cerca de la saturación. Si B representa las propiedades de los gases del avión y se mezcla con A, que representa la de la temperatura y humedad ambiental, entonces, la mezcla estará en algún punto del segmento que une A con y B. Donde el segmento punteado intersecte a la línea azul continua, la parcela o aire de la mezcla estará saturado y se formará la nube.

Si las condiciones sinópticas y medio ambientales lo permiten, la estela se formará, o se disipará con el tiempo. Si crece, al estar el ambiente cerca de la saturación, llegará a formar capas extensas de cirros que pueden llegar a cubrir parte del cielo y producir sombras sobre las superficies de menor altura. Si las condiciones medioambientales son muy secas, la estela aparecerá en la cola del avión y se disipara con el tiempo, e incluso no se formará.

Las condiciones ambientales fueron ideales los días 27 y 28 de mayo del 2003 en la zona occidental y noroccidental de la península.

Aquí os presentamos el sondeo hecho a las 00 UTC de A Coruña.

Las Estelas De Condensación De Aviones: Pinceladas En El Cielo
Sondeo de A Coruña del 28 de mayo del 2003 a las 00 Z del 2003 (aunque el pie de figura dice que está fechado el 27 de mayo a las 21 Z).

En la imagen se marca la capa potencialmente generadora de estelas persistentes de aviones que circulaban por los niveles de 250 hPa. Obsérvese las condiciones meteorológicas a esos niveles de presión o de vuelo. Eran las ideales para la formación de estelas.

Las estelas de condensación de aviones constituyen una parte importante en los estudios climáticos ya que en algunas zonas del mundo el tráfico aéreo puede generar un incremento notable en la cobertura nubosa. En algunos corredores aéreos, el incremento de al nubosidad puede llegar al 20 % a causa de estas nubes.

Un incremento de estas nubes puede cambiar el balance radiativo local, reduciendo, por ejemplo, la cantidad de energía solar que alcanza la superficie terrestre. A la vez, pueden provocar un calentamiento local al impedir la salida de la radiación terrestre.

En otro capítulo analizaremos con detalle la dinámica de la formación de las estelas. En este trabajo solo lo hemos hecho de forma descriptiva.

Referencia.

Contrails: Observations, formation mechanisms, atmospheric impacts,

uncertainties PD Dr. Bernd Karcher German Aerospace Center (DLR)

Institute of Atmospheric Physics.

Esta entrada se publicó en Reportajes en 02 Feb 2006 por Francisco Martín León