Por Delia Gutiérrez Rubio, meteoróloga de AEMET

El lema del Día Meteorológico Mundial, que celebraremos el próximo 23 de marzo, es #Entendiendolasnubes, y con esta etiqueta estamos recogiendo fotos de nubes de nuestros seguidores. Hablemos hoy de unas que son “creación humana”.

Hace unos días hemos visto muchas fotos de estelas de condensación (en inglés, contrails) en nuestras redes sociales. ¿Te has preguntado por qué hay días que el cielo aparece surcado de estelas y otros en cambio no ves ninguna? ¿Sabes por qué a veces se disipan muy rápido y otras veces crecen y duran horas? ¿Te preocupa la teoría de la conspiración de los “chemtrails” (del inglés chemical trails, es decir, estelas químicas), que tiene a algunos convencidos de que existe un plan para “fumigarnos” desde aviones, y ven en las estelas la prueba?

Vamos a hablar un poco de en qué consisten y cómo se forman estas nubes, y sepamos en qué medida, y porqué, podemos tener alguna razón para preocuparnos. Lo que sí está claro es que captan la atención de los aficionados a la fotografía de fenómenos meteorológicos. A modo de ejemplo, os mostramos estos tuits:

Qué son y cómo se forman

Las estelas de condensación son nubes de hielo, en forma de largas líneas, que surgen en ocasiones al paso de un avión, por condensación del vapor de agua contenido en las emisiones de los motores. A veces también se forman otro tipo de estelas en la punta de las alas, por condensación del vapor atmosférico a causa de la bajada de presión y temperatura que se produce al paso del avión, pero estas últimas suelen ocurrir en el despegue y el aterrizaje, no durante el vuelo en niveles altos, y duran mucho menos.

Los motores de los aviones emiten vapor de agua, dióxido de carbono (CO2), pequeñas cantidades de óxidos de nitrógeno (NOx), hidrocarburos, monóxido de carbono, gases de azufre y partículas de hollín y metal. De todos estos gases y partículas, el vapor de agua es lo único relevante para la formación de estelas.

Para que se formen las grandes estelas tras los aviones en ruta son necesarias unas condiciones de temperatura y humedad determinadas, que permitan que se produzca la condensación del vapor de agua emitido por los motores. Los gases de azufre pueden ayudar, porque facilitan la formación de pequeñas partículas que pueden actuar como núcleos de condensación, pero, en general, de todas formas hay suficientes partículas que sirven como núcleos de condensación en la atmósfera. El resto de los gases y partículas emitidos por el motor de los aviones no influyen en la formación de las estelas.

Cuando los gases que emite el avión se mezclan con el aire circundante, se enfrían rápidamente y, si la humedad en la atmósfera es suficiente para que la mezcla alcance la saturación, se producirá la condensación del vapor de agua. El nivel de humedad de la mezcla, es decir, el que se llegue a la saturación o no, dependerá de la temperatura y humedad del aire, así como de la cantidad de vapor de agua y la temperatura de las emisiones del avión.

El siguiente póster de la NASA explica muy bien, en español, el proceso de mezcla de los gases expulsados por los motores y el aire circundante, y las condiciones en que se forman las estelas. Puedes descargarlo haciendo clic aquí.

Tipos de estelas

Una vez que se forma una estela, su evolución depende de las condiciones atmosféricas. Así, podemos ver los tres tipos de estelas que aparecen en el póster:

• Estelas de vida corta: son pequeñas líneas blancas que vemos detrás del avión, y que desaparecen casi tan rápido como pasa la aeronave. Ocurren cuando la cantidad de vapor de agua en la atmósfera es pequeña, y entonces las partículas de hielo que forman la estela vuelven al estado gaseoso rápidamente.

Estela de vida corta. Fotografía: D. Gutiérrez

• Estelas persistentes que no se extienden: son largas líneas blancas, que permanecen después de que ha pasado el avión, pero no crecen ni se expanden. Ocurren cuando la humedad en la atmósfera es grande, por lo que la estela no se disipa, y puede durar horas.
• Estelas persistentes que se extienden: son líneas que van engordando y haciéndose más anchas y de forma irregular a medida que la nube crece. Esto ocurre cuando la humedad en la atmósfera es muy próxima al nivel de condensación, y es fácil que el vapor de agua atmosférico se condense sobre las partículas de hielo de la estela. Si además hay algo de inestabilidad y turbulencia, las estelas van tomando una forma irregular. Estas estelas, además, pueden ser desplazadas por el viento.

Estelas persistentes que se extienden. Fotografía de @javioru

Predicción, ¿es posible?

Las primeras referencias de estelas de condensación se tienen hacia finales de la primera guerra mundial, cuando los aviones fueron capaces de volar a las altitudes a las que se dan las condiciones para su formación. Hasta principios de la segunda guerra mundial, se consideraron poco más que una curiosidad, pero durante la guerra las estelas pasaron a ser un tema de mucho interés, porque podían delatar a un avión. Así, en distintos países se empezaron a investigar las causas y condiciones para su formación. En 1953 el norteamericano Appleman publicó un gráfico que permitía, conociendo las condiciones de temperatura y humedad en altura, determinar si se formarían estelas, y a qué niveles.

En la figura, la línea que une los puntos negros representa el perfil atmosférico de temperaturas típico en invierno en latitudes medias. En estas condiciones, las estelas son posibles (si la humedad en la atmósfera circundante es suficiente) por encima del nivel de 400hPa, que equivale a una altitud de unos 7 km. (punto marcado en amarillo) y son cada vez más probables en niveles superiores, hasta ser prácticamente seguras (incluso con una humedad en la atmósfera del 0%) por encima de los 320 hPa, aproximadamente (punto marcado en rojo), es decir, algo por encima de los 9km. de altitud.  Fuente: adaptado de NASA

¿Hay razones para preocuparse por las estelas de los aviones?

Aparte del interés estratégico para los vuelos militares, las estelas de condensación persistentes sí tienen hoy en día relevancia en el campo de la predicción, particularmente en la predicción del clima a largo plazo. Un trabajo científico estimó, en 1998, que la cobertura nubosa creada por el hombre a partir de las estelas de los aviones era del 0,1% de la superficie del planeta, y esto sin contar los cirros de evolución a partir de las estelas más persistentes. Además, es de prever que el crecimiento del tráfico aéreo y los avances tecnológicos de los motores hagan aumentar este porcentaje.

El impacto de las estelas es visible a veces desde los satélites meteorológicos, como podemos comprobar en esta bonita imagen del satélite Terra de la NASA que nos mostraba @meteosojuela en un tuit, acompañada de sus fotos del cielo desde La Rioja.

Si alguna vez te has preguntado por qué las estelas a veces se cruzan y en ocasiones incluso parecen formar una malla en el cielo, no tienes más que echar un vistazo al mapa de aerovías en el espacio aéreo superior de ENAIRE (accesible desde aquí) para intuir la explicación:

Un informe de 1999 del IPCC sobre el impacto de la aviación en la atmósfera, accesible desde aquí,  afirma que hay estudios que han encontrado una correlación entre el aumento de la cobertura nubosa de cirros y las emisiones de aeronaves. En promedio, el 30% de la superficie de la Tierra está cubierta de cirros. Un aumento de la cobertura nubosa de cirros tendería a aumentar la temperatura global superficial. Por tanto, el aspecto de las estelas de condensación del que tiene fundamento preocuparse es su posible impacto en el aumento de temperatura global.

Por otra parte, este mismo informe estima que las emisiones de los motores asociadas al tráfico aéreo suponen el 3,5% del impacto de todas las actividades humanas en el cambio climático. Para hacernos una idea de la densidad del tráfico aéreo, este video nos muestra el tráfico en todo el globo en un día:

Es decir, con estelas o sin estelas, las emisiones de los aviones son en sí una fuente de gases de efecto invernadero y de partículas contaminantes que no se puede ni mucho menos despreciar. Las estelas en sí, son “inocentes” nubes de hielo que no van a envenenarnos, como temen algunos, sin embargo, el impacto de la aviación en la naturaleza es complejo, pero indudable, y no debemos minusvalorar sus consecuencias en el futuro del planeta.

Si quieres leer más sobre las estelas de condensación y sobre el impacto del tráfico aéreo, te dejamos algunas referencias (la mayoría en inglés):

“Contrail Education” (NASA)

“Aircraft Contrails Factsheet” (EPA)

“Contrails 101” (Federal Aviation Adminstration)

“Perturbaciones climáticas y esporádicas causadas por los aviones”, Juan Mª Cisneros