Gli aerei che sorvolano pioggia o neve possono intensificare le precipitazioni fino a 10 volte, secondo un nuovo studio.

Le raffiche di pioggia e neve non sono causate dalle emissioni dell'aeromobile, ma sono la conseguenza peculiare del passaggio delle ali degli aerei attraverso nuvole di goccioline d'acqua super raffreddate in strati di nuvole sopra uno strato di pioggia o neve attiva.

Nelle giuste condizioni, questo effetto può aumentare le tempeste di pioggia e neve sugli aeroporti, dove molti piani intersecano lo strato di nubi in avvicinamento e in discesa.

"La cosa interessante di questa funzione è che è causata da aerei, ma non è causato dall'inquinamento, " ha detto Dimitri Moisseev, un ricercatore presso l'Università di Helsinki e l'Istituto meteorologico finlandese e l'autore principale del nuovo studio in AGU's Journal of Geophysical Research:Atmospheres . "Anche se ci fossero aeroplani assolutamente ecologici, che non hanno combustione, niente carburante o altro, accadrebbe ancora".

Sebbene le bande di precipitazioni aumentate siano create artificialmente, il processo fisico innescato dal passaggio degli aerei può avvenire naturalmente, che li rende laboratori utili per studiare la formazione delle precipitazioni, secondo Moisseev. Osservarli può aiutare i meteorologi a "prevedere" le condizioni naturali di pioggia e neve da 2 a 6 ore nel futuro, indispensabile per le operazioni aeroportuali.

"Quando tu, come me, guarda i dati radar ogni giorno c'è sempre qualcosa di interessante in corso, " Disse Moisseev. "Abbastanza sorprendentemente, ci sono sempre cose nuove che non riusciamo ancora a spiegare."

Moisseev ha scoperto curiose stelle filanti di precipitazioni intense nelle scansioni dell'antenna radar del campus dell'Università di Helsinki Kumpula. Le chiazze innaturalmente diritte di precipitazioni intense sono apparse su uno sfondo di pioggia o neve più leggera e sembravano piegarsi verso il vicino aeroporto di Helsinki-Vantaa.

Le loro forme assomigliavano in modo intrigante all'inverso delle formazioni nuvolose note come striature autunnali, buche o nuvole di canali, fenomeni che possono verificarsi quando gli aerei volano attraverso nuvole di goccioline d'acqua che sono più fredde di 0 gradi Celsius (32 gradi Fahrenheit), ma non si congelano.

Il nuovo studio dimostra che un fenomeno simile può aumentare o provocare pioggia o nevicate dagli strati di nubi sottostanti questi strati di nubi super raffreddati.

Supercool

Sia le minuscole goccioline d'acqua che i cristalli di ghiaccio formano le nuvole. L'acqua pura può rimanere liquida fino a -40 gradi Celsius (-40 gradi Fahrenheit) senza particelle di polvere o altre superfici idonee presenti per la cristallizzazione dei semi nel ghiaccio. Quindi le goccioline d'acqua che si condensano in nuvole possono essere molto più fredde del tipico punto di congelamento di 0 gradi Celsius (32 gradi Fahrenheit). Tali nubi liquide super raffreddate sono comuni negli strati di nubi di livello medio-basso.

I cambiamenti di pressione dell'aria dovuti al passaggio degli aerei possono far congelare queste goccioline d'acqua super raffreddate in cristalli di ghiaccio. L'aria si espande bruscamente sulla scia delle punte delle ali e dell'elica, provocando un drammatico calo locale della pressione e della temperatura. All'interno di una nuvola di goccioline d'acqua che è già superraffreddata tra -15 e -20 gradi Celsius (da 5 a -4 gradi Fahrenheit), l'aereo di passaggio può abbassare la temperatura al di sotto di -40 gradi Celsius (-40 gradi Fahrenheit) e stimolare la formazione di cristalli di ghiaccio.

I nuovi cristalli di ghiaccio aiutano a congelare più gocce d'acqua supercool, innescando una reazione a catena di formazione di cristalli in un cerchio allargato attorno al percorso dell'aeromobile. Quando i cristalli cadono, creano buchi o striature di aria limpida nella nuvola, a volte aprendo una finestra di cielo azzurro se lo strato di nuvole è sottile. Nella maggior parte dei casi, i cristalli di ghiaccio evaporano prima di raggiungere il suolo.

I meteorologi sanno che gli aerei di passaggio possono congelare le gocce d'acqua in cristalli di ghiaccio e lavori precedenti avevano suggerito che il processo potrebbe aumentare la pioggia e la neve nelle nuvole sottostanti, ma l'effetto non era stato catturato in dettaglio.

Andrew Heymsfield, uno scienziato senior presso il National Center for Atmospheric Research's Mesoscale and Microscale Meteorology Laboratory di Boulder, Colorado, e un ricercatore non affiliato al nuovo studio, aveva notato il potenziale per l'inseminazione involontaria di nubi superraffreddate sugli aeroporti in un precedente articolo sulla formazione e la diffusione di buchi nelle nuvole indotti dagli aerei. Ha osservato archi simili di nevicate intense nei dati radar raccolti vicino a Denver, L'ex aeroporto Stapleton del Colorado nel 1992.

"Sappiamo che gli aerei possono innescare le precipitazioni. Gli autori di questo studio hanno molti casi, con dati meravigliosi da strumenti a terra:radar, lidar:buone informazioni sulla dimensione e la concentrazione delle particelle, e dati radiosonde per mostrare la probabile temperatura per la formazione, "Ha detto Heymsfield. "Sono riusciti a documentare il fenomeno".

Per scoprire se le stelle filanti delle maggiori precipitazioni potrebbero essere causate da aerei, Moisseev e i suoi colleghi hanno esaminato 11 anni di dati radar meteorologici dell'Università di Helsinki e hanno trovato 17 giorni con casi ripetuti delle caratteristiche stelle filanti lineari tra dicembre 2008 e gennaio 2018.

Hanno esaminato le rotte di volo vicino all'aeroporto per vedere se le stelle filanti potevano essere causate dal passaggio di aerei. I percorsi di volo archiviati nel 2011 hanno confermato che gli aerei sono passati entro 2-10 chilometri (1-6 miglia) dalle intense precipitazioni a pioggia nella maggior parte dei casi osservati.

"L'intensificarsi delle precipitazioni segue fondamentalmente la traccia di un aeroplano sopra la nuvola, " Ha detto Moisseev. "Potrebbe estendersi per centinaia di chilometri, ma la sezione sarebbe forse di 100 metri. Quindi è molto stretto, caratteristica lunga."

Semina neve

I cristalli di ghiaccio aggiuntivi aumentano la velocità con cui i cristalli si scontrano per formare fiocchi di neve più grandi, intensificazione delle nevicate, secondo gli autori.

Questo potrebbe accadere se un aereo volasse direttamente attraverso una nuvola precipitante, ma gli autori sospettano che stia succedendo qualcosa di più complicato, perché i loro dati individuano l'altezza iniziale dell'aumento di pioggia e neve molto al di sopra dello strato che sta già precipitando.

Il nuovo studio conclude che i cristalli di ghiaccio generati dall'aeroplano molto probabilmente cadono da uno strato di nubi superiore super raffreddato a uno strato inferiore che sta attivamente piovendo o nevicando, generando più pioggia o neve dallo strato di nubi più basso.

I dati satellitari supportano questo scenario, che mostra uno strato superiore di nuvole composto da goccioline supercool o un mix di ghiaccio e acqua, in bilico alla temperatura giusta per trasformarsi in cristalli di ghiaccio sotto l'influenza degli aerei. Questo superiore, strato supercool galleggia alla tipica altitudine di avvicinamento degli aerei che volano nell'aeroporto di Helsinki-Vantaa.

Pioggia e neve artificialmente potenziate dal traffico aereo hanno utili indizi per le precipitazioni naturali e i fattori che influenzano l'efficienza della formazione, secondo Moisseev. Gli streamer sono esperimenti accidentali che consentono ai ricercatori di osservare l'effetto lungo la traiettoria del velivolo, e appena fuori, e porre domande sui tipi di processi microfisici in corso.