Las nubes de estelas de aviones están calentando el Ártico

Sin embargo, hasta ahora, casi no se han realizado mediciones de nubes cirros en latitudes altas y los modelos climáticos no las tienen en cuenta en un grado suficiente. En julio de 2021, el avión de investigación alemán HALO volará hacia el norte de Europa y el Ártico, entre otros destinos. El objetivo es comprender mejor cómo las nubes cirros contribuyen al calentamiento particularmente fuerte de esta región. El equipo de investigación de 70 miembros también está analizando los efectos del tráfico aéreo en Europa Central, donde los cielos están muy congestionados.

Los investigadores están estudiando a qué hora del día los cirros de estelas de aviones tienen el efecto de calentamiento más débil y si su creación puede evitarse bajo ciertas condiciones meteorológicas. Esto podría ser de gran valor para la planificación de vuelos respetuosos con el clima. Nueve institutos de investigación atmosférica y universidades participan en la misión CIRRUS in High Latitudes (CIRRUS-HL). El punto de partida es el emplazamiento de Oberpfaffenhofen del Centro Aeroespacial Alemán (Deutsches Zentrum fur Luft- und Raumfahrt; DLR).

"Las nubes de hielo altas y frías se modifican por los contaminantes antropogénicos y el tráfico aéreo. El papel exacto que desempeñan en el aumento del calentamiento del Ártico aún no se ha resuelto", dice Christiane Voigt del Instituto DLR de Física Atmosférica y la Universidad de Mainz, que es el coordinador científico de la misión. "Reducir el impacto climático del transporte aéreo es un tema de investigación urgente. Debido a la vida relativamente corta de las estelas de nubes cirros, reducirlas y prevenirlas es un enfoque prometedor en el esfuerzo por hacer que el transporte aéreo sea más amigable con el clima".

Se planean aproximadamente 25 vuelos HALO como parte de CIRRUS-HL. "Las rutas de vuelo estarán en altitudes de ocho a 14 kilómetros y llegarán tan al norte como Spitzbergen y Groenlandia, pero la aeronave también volará sobre Europa Central, España, Escandinavia e Islandia", dice Andreas Minikin de la instalación de Experimentos de Vuelo de DLR. , quien es responsable de las operaciones que involucran a HALO, un Gulfstream G550 modificado.

Durante la misión, la aeronave llevará amplios instrumentos de medición para la detección remota de nubes y estelas de condensación. Mientras vuela a través de nubes y estelas de condensación, los instrumentos de las alas caracterizarán las partículas de hielo y las gotas de agua con un alto nivel de precisión. Otros instrumentos registrarán trazas de gases atmosféricos y partículas de aerosoles. Los vuelos de investigación se complementarán con observaciones satelitales de las nubes de hielo y simulaciones mediante modelos informáticos.

Cirros de estelas de vapor de agua

El vapor de agua y los cirros resultantes han contribuido más al impacto climático del transporte aéreo que las emisiones de dióxido de carbono de todas las aeronaves desde que comenzó la aviación. Los motores de los aviones emiten partículas de hollín y otras sustancias. Éstos actúan como núcleos de condensación para gotitas de agua muy pequeñas y superenfriadas, que se congelan instantáneamente para formar cristales de hielo y se vuelven visibles como estelas de condensación en el cielo. Los cristales de hielo de las estelas de condensación pueden sobrevivir durante varias horas en las condiciones frías y húmedas presentes en altitudes de ocho a 12 kilómetros.

Los investigadores están utilizando la misión actual para medir cuánto calor irradiado de la Tierra se retiene en la atmósfera y cuánta radiación solar refleja la atmósfera al espacio. Quieren utilizar esta información para determinar a qué hora del día es mayor el efecto de enfriamiento debido al reflejo de la radiación solar. También quieren comprender con mayor precisión qué condiciones climáticas son particularmente propicias para las estelas de condensación.

Estudios recientes han demostrado que solo una pequeña cantidad de rutas de vuelo son responsables del 80 por ciento del forzamiento climático causado por las estelas de condensación. El objetivo de las mediciones HALO es mejorar la predicción de estas rutas. Esto ayudará con la planificación de rutas de vuelo amigables con el clima en el futuro que evitarán la formación de estelas de condensación por completo o solo las permitirán si predomina su efecto de enfriamiento.

Cirros árticos

En las altas latitudes del Ártico, las nubes de hielo natural tienen un efecto de calentamiento neto debido a la baja posición del Sol en el cielo. La radiación térmica de la superficie de la Tierra es retenida en la atmósfera por las nubes de hielo, ya que actuaban como una manta de calentamiento. Realizar mediciones de nubes de hielo a grandes altitudes en el Ártico escasamente poblado es un desafío, por lo que hay pocos datos experimentales de esta región. "Estamos emocionados de ver los números, tamaños y formas de los cristales de hielo que mediremos en estas nubes", dice Voigt. "Las propiedades de los cristales de hielo tienen un efecto claro en su forzamiento radiativo". Durante la misión, los investigadores examinarán una amplia gama de formas de cristales de hielo más complejas.

Pequeños cristales de hielo, gran impacto climático

La misión anterior, CIRRUS de latitud media (ML-CIRRUS), mostró que los cristales de hielo de los cirros naturales eran, en promedio, diez veces más grandes que los cristales de hielo de las estelas de condensación (de dos a 10 micrómetros). El número de cristales de hielo en los cirros de estelas de condensación es significativamente mayor, al igual que su impacto climático en comparación con los cirros que se forman naturalmente con el mismo contenido de hielo de agua. Los investigadores ahora esperan encontrar también diferencias en las formas de las partículas entre las estelas de condensación y los cirros naturales.

CIRRUS-HL: una misión conjunta con la que participan muchos institutos de investigación

CIRRUS-HL está financiada en parte por el Centro Aeroespacial Alemán (DLR), la Fundación de Investigación Alemana (DFG), dentro de su Programa Prioritario de Infraestructura para HALO (SPP 1294), las universidades de Leipzig , Mainz y Munich (LMU), el Instituto Max Planck de Química (MPI-C), Forschungszentrum Julich (FZJ), el Instituto de Tecnología de Karlsruhe (KIT) y el Instituto de Investigación Troposférica (TROPOS). El Instituto Federal Suizo de Tecnología (ETH) de Zúrich está desarrollando previsiones meteorológicas específicas. Los resultados de la misión CIRRUS-HL actual se esperan para 2022.