Deixants de condensació

Introducció

Els darrers anys hi ha hagut certa controvèrsia a les xarxes socials i a internet sobre l’origen dels deixants de condensació, els núvols que sovint generen els avions al seu pas. Des del punt de vista científic, hi ha abundant bibliografia i publicacions on es descriuen les seves característiques i el seu procés de generació, el qual queda totalment explicat per la meteorologia. A més, els seus efectes en el règim de pluges són nuls o inapreciables, i només suposen una petita contribució al forçament radiatiu causant del Canvi Climàtic.

Origen

Dels motors dels avions a reacció en surt aire calent, vapor d’aigua, petites partícules sòlides i altres gasos. De vegades, la barreja entre l’aire per on passa l’avió i l’aire exhalat pels motors esdevé sobresaturada, és a dir, té més vapor d’aigua del que pot contenir a aquella temperatura, i sobre les partícules sòlides exhalades es formen minúscules gotes d’aigua que immediatament es congelen degut a les baixes temperatures. El resultat és el que es coneix en el món anglosaxó i aeronàutic com a contrail -paraula que ve de la fusió dels mots condensation trail– o deixant de condensació en català (en castellà estela de condensación): núvols formats per milions de cristalls de gel, que normalment es troben per damunt dels 8.000 metres d’altitud i a temperatures per sota dels -40 °C.

Deixant de condensació. Font: Portal Contrail Science, de Mick West
Deixant de condensació. Font: Portal Contrail Science, de Mick West

La formació d’un deixant de condensació al pas d’un avió depèn de la temperatura i la humitat de l’aire per allà on passa, però també del tipus de motor i de la potència a la qual funciona.

Si es limita l’anàlisi a les condicions atmosfèriques, es pot dir que no es formen deixants de condensació en condicions de baixa humitat i temperatures sota zero, però no suficientment baixes (veure el gràfic d’Applemann que s’adjunta tot seguit). En canvi, sí que es formen deixants de condensació quan l’aire és força humit i molt fred, especialment al davant d’un front i en temporada freda. Normalment els deixants es dissipen fàcilment.

Per tal que un deixant de condensació perduri a l’atmosfera, cal que l’aire estigui quasi saturat (amb una humitat relativa propera al 100%). Com que la pressió saturant del vapor d’aigua és menor respecte del gel que respecte de l’aigua, pot passar que la humitat relativa respecte de l’aigua sigui lleugerament inferior al 100%, però que la humitat relativa respecte al gel sigui superior al 100%. En aquestes condicions, un núvol format per gotes d’aigua s’evaporaria poc a poc, mentre que un núvol format per cristalls de gel aniria creixent mentre tingués vapor d’aigua disponible. Per això hi ha deixants de condensació que poden fer-se prou grans com per ser captats a les imatges del Meteosat (al voltant d’un kilòmetre d’ample), moure’s amb el vent fins a distàncies molt llunyanes (centenars de kilòmetres) i fins i tot perdurar al cel gairebé tot un dia.

Per tant, en funció de la temperatura i la humitat de l’aire, un avió pot no deixar cap rastre al seu pas, deixar un petit rastre, o en el cas que es trobi una atmosfera molt freda (-30, -40 o -50°C) i quasi saturada (humitats properes al 100%) formar deixants de condensació que podran créixer fins a convertir-se en aquest tipus de cirrocúmul tan característic que es coneix com antropocirrocúmul (Mazón et al., 2012, Weather, vol. 67, núm. 11, pp. 302-306: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/wea.1949/abstract).

Des del Servei Meteorològic de Catalunya (SMC), i més concretament des de la Xarxa d’Observadors Meteorològics (XOM), s’ha engegat un projecte pioner a nivell mundial d’observació d’antroponúvols. Des de diferents punts del territori català es realitzen observacions de núvols formats per l’acció antròpica a tots els nivells, des de núvols baixos a núvols alts, com ara els deixants de condensació dels avions.

Aquestes observacions permetran disposar de dades específiques per calcular el percentatge d’antroponúvols respecte el total de nuvolositat i la seva afectació al balanç radiatiu, entre d’altres. Un altre objectiu  del projecte és que la Organització Meteorològica Mundial (OMM) accepti en el proper atles de núvols aquests tipus de nuvolositat formada per l’acció antròpica.

Gràfic d’Appleman (1953)
Gràfic d’Appleman (1953)

El gràfic d’Appleman (1953) mostra com per a una altitud i temperatura donades, la possibilitat de formació de deixants de condensació depèn de la humitat relativa de l’aire[1]. La línia blava mostra la distribució vertical de temperatura a l’atmosfera estàndard. En aquest cas, és per damunt dels 8 km d’altitud on es troben les condicions de temperatura i humitat necessàries per a la formació de deixants. Font: Adaptada d’Ulrich Schumann, 2005, Comptes Rendus Physique, vol. 6, núm. 4-5, pp. 549–565: http://www.aero-net.info/fileadmin/aeronet_files/links/documents/DLR/Schumann_Contrails.pdf.

[1] Donades unes condicions generals d’eficiència de propulsió h=0,3, un fuel amb un índex d’emissió de vapor d’aigua EIH2O=1,223 i un poder calorífic Q=43,2 MJ·kg-1

Per què de vegades hi ha avions que formen deixants mentre que d’altres avions propers no ho fan?

Els avions volen a diferents altituds, per tant les condicions de temperatura i humitat que es troba un avió són diferents d’aquelles que es troba un altre que voli proper al primer, però a una altra altitud. També és possible que tinguin motors diferents o que estiguin funcionant a diferent règim de potència, i per tant, que la quantitat de vapor exhalat o bé la seva temperatura -o bé totes dues- siguin diferents. Això pot fer que un avió formi deixant i l’altre no. Fins i tot és possible arribar a veure avions en què un motor forma deixant i l’altre no, o que en deixin de forma intermitent si el pilot automàtic de l’avió va augmentant o reduint la potència per a mantenir el nivell de vol.

Al radiosondatge del 8 de juny de 2015 a les 00 UTC a Barcelona (imatge inferior) s’aprecia la distribució vertical de la temperatura i de la temperatura del punt de rosada. La línia contínua de color verd de la dreta representa la humitat relativa. S’observa com aquell dia, a les altituds

on volen els avions en ruta (entre 8.000 i 12.000 metres), la humitat varia entre el 20% i quasi el 100%; per tant, avions volant a diferents altituds podrien generar o no deixants de condensació. A l’esquerra de la imatge, el programari d’anàlisi de perfils verticals de l’atmosfera, indica en color blau clar que la probabilitat que es formin deixants és molt alta a altituds d’entre 10.500 i 13.500 metres.

Radiosondatge del 8 de juny de 2015 a les 00 UTC a Barcelona. Font: Servei Meteorològic de Catalunya.
Radiosondatge del 8 de juny de 2015 a les 00 UTC a Barcelona. Font: Servei Meteorològic de Catalunya.

Només es veuen deixants de condensació des dels anys 90?

Els deixants de condensació es formen des que hi ha avions amb motor a reacció i fins i tot abans, fet que queda documentat en nombroses fotografies, per exemple de la Segona Guerra Mundial. És veritat que cada vegada són més freqüents degut a la major presència d’avions al cel.

Què són els chemtrails?

La paraula chemtrail ve de la combinació dels mots anglesos chemical contrail, per la qual cosa en català s’anomenaria deixant químic. Des de l’àmbit meteorològic o climàtic no existeixen publicacions científiques sobre aquest tema, tot i que sí se’n troba alguna que estudia el fet des d’un punt de vista sociològic, antropològic o polític, ja que curiosament és fàcil accedir a abundant informació paracientífica sobre els deixants químics navegant per internet.

El fet que s’hagi utilitzat, des de fa dècades, la sembra de núvols amb iodur de plata des d’avions per tal d’intentar eliminar la pedra o incrementar la pluja, combinat amb la persistència d’alguns deixants de condensació, ha propiciat teories fantàstiques i sense fonament científic, que sostenen la relació d’aquests deixants duradors amb la presència d’elements químics contaminants, alliberats de forma expressa.

Quina és la incidència dels deixants de condensació en el Canvi Climàtic?

En general, l’aviació és responsable aproximadament del 2% de les emissions de CO2 i del 3,5% del forçament radiatiu antropogènic causant del Canvi Climàtic i d’aquest, una tercera part és degut als deixants de condensació (1,17%). I és que, tot i que durant el dia els deixants reflecteixen una petitíssima part dels raigs del sol, també eviten que l’atmosfera per sota seu es refredi, especialment a la nit. Com a curiositat, després de l’11 de setembre de 2001, quan durant tres dies cap avió que no fos militar va sobrevolar els EUA, es va poder estudiar l’afectació dels deixants de condensació sobre l’amplitud tèrmica diària (diferència entre la temperatura màxima i mínima). Es va veure que sense deixants de condensació l’amplitud tèrmica seria 1°C superior.

4

Variació en l’amplitud tèrmica mitjana als EUA (en grups de 3 dies corresponents al setembre de 2001) respecte de la mitjana climàtica del període 1961-1990. Font: David J. Travis, Andrew M. Carleton & Ryan G. Lauritsen, Climatology: Contrails reduce daily temperature range. Nature 418, 601: http://www.nature.com/nature/journal/v418/n6898/abs/418601a.html.

Formes curioses al cel

Sovint es poden veure formes curioses al cel causades pels deixants, per la seva ombra en d’altres núvols, o fins i tot per l’efecte del pas dels avions en alguns núvols. Són curioses les formes plàstiques dels anomenats deixants de dissipació (en anglès coneguts com a hole-punch o distrail, paraula que prové dels mots dissipation contrail), que es produeixen per l’evaporació o sublimació d’un núvol causada per la turbulència generada al pas d’un avió.

Tot seguit s’ofereix un petit recull fotogràfic on s’hi aprecien exemples d’aquestes formes.

Creuament de deixants. Font: Louis Nguyen 26/01/2001
Creuament de deixants. Font: Louis Nguyen 26/01/2001
Creuament de deixants. Font: Fred Mayer/Getty Images, Circa, 01/01/1979
Creuament de deixants. Font: Fred Mayer/Getty Images, Circa, 01/01/1979
Proves de vol d’un avió. Font: Portal Contrail Science, de Mick West.
Proves de vol d’un avió. Font: Portal Contrail Science, de Mick West.
Ombra produïda per un deixant. Font: Portal Contrail Science de Mick West.
Ombra produïda per un deixant. Font: Portal Contrail Science de Mick West.
Ombra produïda per un deixant. Font: Portal Contrail Science de Mick West.
Ombra produïda per un deixant. Font: Portal Contrail Science de Mick West.
Ombra produïda per un deixant. Font:  Margarida Bonet, Palafrugell 13/04/2014.
Ombra produïda per un deixant. Font: Margarida Bonet, Palafrugell 13/04/2014.
Ombra produïda per un deixant. Font: Portal Contrail Science de Mick West.
Ombra produïda per un deixant. Font: Portal Contrail Science de Mick West.
Deixants de dissipació. Font: Portal Contrail Science de Mick West.
Deixants de dissipació. Font: Portal Contrail Science de Mick West.
Deixant de dissipació. Font: Yesitspuzzling (Hole-punch al sud de Louisiana, 2007)
Deixant de dissipació. Font: Yesitspuzzling (Hole-punch al sud de Louisiana, 2007)

Altres fenòmens al cel

De vegades es veuen al cel formes semblants als deixants però que no són núvols, com ara els deixants de fum, els deixants de fumigació d’insecticides a baixa alçada, o els alliberaments de combustible per part d’avions en situació d’emergència. Per acabar, es mostren alguns exemples d’aquests fenòmens a les següents imatges:

Escriptura al cel amb fum generat per la injecció d’oli als gasos expulsats pel motor. Font: Portal Contrail Science de Mick West
Escriptura al cel amb fum generat per la injecció d’oli als gasos expulsats pel motor. Font: Portal Contrail Science de Mick West
Escriptura al cel amb fum generat per la injecció d’oli als gasos expulsats pel motor. Font: Jim Culp, 2008
Escriptura al cel amb fum generat per la injecció d’oli als gasos expulsats pel motor. Font: Jim Culp, 2008
Escriptura al cel amb fum generat per la injecció d’oli als gasos expulsats pel motor. Font: Ed O’Keefe
Escriptura al cel amb fum generat per la injecció d’oli als gasos expulsats pel motor. Font: Ed O’Keefe
Fumigació d’insecticides (a baixa altura). Font portal Contrail Science de Mick West.
Fumigació d’insecticides (a baixa altura). Font portal Contrail Science de Mick West.
Fumigació d’insecticides per al control de mosquits. Font: Portal Contrail Science de Mick West
Fumigació d’insecticides per al control de mosquits. Font: Portal Contrail Science de Mick West
Deixants de fum per a la recerca en enginyeria aeroespacial. Estudi de vòrtex d’un B-727 al Dryden Flight Research Center  ECN 3831 l’any 1974. Font: NASA.
Deixants de fum per a la recerca en enginyeria aeroespacial. Estudi de vòrtex d’un B-727 al Dryden Flight Research Center ECN 3831 l’any 1974. Font: NASA.
Deixant de combustible en el cas d’un aterratge d’emergència. Font: Portal Contrail Science de Mick West.
Deixant de combustible en el cas d’un aterratge d’emergència. Font: Portal Contrail Science de Mick West.

Comentaris tancats.