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Cómo se forman las estelas de condensación
Aunque la caída de las estelas de condensación en 2020 no sea sorprendente, los resultados demuestran que la técnica de cartografía del equipo funciona. Es la primera vez que los investigadores captan los detalles finos y efímeros de las estelas de condensación a escala continental.
Ahora, los investigadores están aplicando la técnica para predecir en qué parte de la atmósfera es probable que se formen estelas de condensación. Se sabe que estas formaciones nubosas desempeñan un papel importante en el calentamiento global relacionado con la aviación. El equipo está trabajando con las principales compañías aéreas para predecir las regiones de la atmósfera en las que pueden formarse estelas de condensación y redirigir los aviones alrededor de estas regiones para minimizar la producción de estelas de condensación.
El equipo obtuvo primero unas 100 imágenes tomadas por el satélite y entrenó a un grupo de personas para que interpretaran los datos de teledetección y etiquetaran cada píxel de la imagen como parte de una estela de condensación o no. Utilizaron este conjunto de datos etiquetados para entrenar un algoritmo de visión por ordenador que permitiera distinguir una estela de lluvia de una nube u otra característica de la imagen.
A continuación, los investigadores aplicaron el algoritmo a unas 100.000 imágenes de satélite, que sumaban casi 6 billones de píxeles, cada uno de los cuales representaba un área de unos 2 kilómetros cuadrados. Las imágenes cubrían los Estados Unidos contiguos, junto con partes de Canadá y México, y se tomaron aproximadamente cada 15 minutos, entre el 1 de enero de 2018 y el 31 de diciembre de 2020.
¿De qué están hechas las estelas de condensación?
Resumen: Las estelas de condensación, nubes con forma de línea que se forman detrás de un avión, interactúan con el equilibrio radiativo de la Tierra y se cree que tienen un efecto neto de calentamiento. Su forzamiento climático podría ser comparable a los impactos acumulados de las emisiones de CO2 de la aviación, pero con un escaso conocimiento científico y grandes incertidumbres. En esta tesis se cuantifican las incertidumbres del forzamiento climático de las estelas y se proponen soluciones de mitigación.
En una extensa revisión de la literatura se identificaron varias lagunas en la investigación: (i) los modelos de estelas de condensación asumen actualmente un índice de emisiones de carbono negro (EIn) constante en las aeronaves, a pesar de que es un parámetro crítico que afecta a varias propiedades de las estelas de condensación; (ii) las incertidumbres de las estelas de condensación no se han modelado de forma exhaustiva; y (iii) una estrategia de desvío de vuelos en toda la flota, recomendada por los estudios existentes, puede ser muy perjudicial para la gestión del tráfico aéreo y aumentar las emisiones de CO2.
Para abordar (i), se desarrolla una nueva metodología a partir de la teoría de los agregados fractales para relacionar el número de BC y las emisiones de masa. La metodología se valida con varias fuentes de combustión de BC y estima que la media de BC EIn emitida por los vuelos en el espacio aéreo japonés es de 1,37 [1,35, 1,39] ×1015 kg-1. La EIn de BC de las aeronaves y las incertidumbres meteorológicas se propagan para abordar (ii), donde las incertidumbres de las estelas de condensación se cuantifican utilizando el modelo de predicción de estelas de condensación (CoCiP).
Hoja informativa sobre las estelas de condensación de los aviones
Uno de los principales componentes de los gases de escape emitidos por un motor a reacción es el vapor de agua. Esto tiene el efecto de aumentar la humedad de la capa de aire que atraviesa un avión. En determinadas condiciones, si la humedad aumenta más allá de la saturación, se forma una estela de nubes detrás del avión. Esta estela de condensación se conoce como Contrail. La temperatura crítica, por debajo de la cual se pueden formar Contrails (MINTRA, estela mínima), es de aproximadamente -24°C a nivel del mar y -45°C a 50.000 pies. Sin embargo, el calor generado por el motor eleva la temperatura en la estela del avión y, en consecuencia, disminuye la humedad relativa, por lo que los aviones a reacción no generan necesariamente estelas de condensación a menos que la temperatura sea aproximadamente 15°C inferior a la temperatura MINTRA. A grandes rasgos, es más probable que las estelas de condensación se produzcan en masas de aire tropical marítimo cálido con una tropopausa alta pero fría, mientras que es menos probable que se vean estelas de condensación en masas de aire polar frío con una tropopausa baja y relativamente cálida.
Contrails ww2
Las estelas de vapor o contrails (/ˈkɒntreɪlz/) son nubes en forma de línea producidas por los gases de escape de los motores de las aeronaves o por cambios en la presión del aire, normalmente en altitudes de crucero de las aeronaves de varios kilómetros por encima de la superficie de la Tierra. Las estelas de vapor se componen principalmente de agua, en forma de cristales de hielo. La combinación de vapor de agua en los gases de escape de los motores de las aeronaves y las bajas temperaturas ambientales que existen a gran altura permiten la formación de las estelas. Las impurezas en el escape del motor procedentes del combustible, incluidos los compuestos de azufre (0,05% en peso en el combustible de los aviones) proporcionan algunas de las partículas que pueden servir como lugares de nucleación para el crecimiento de las gotas de agua en el escape. Si se forman gotas de agua, éstas pueden congelarse para formar partículas de hielo que componen una estela de condensación[1]. Su formación también puede ser provocada por cambios en la presión del aire en los vórtices de las puntas de las alas o en el aire de toda la superficie de las alas[2]. Las estelas de condensación, y otras nubes resultantes directamente de la actividad humana, se denominan colectivamente homogenitus[3].
