Aviões voando sobre chuva ou neve podem intensificar a precipitação em até 10 vezes, de acordo com um novo estudo.

As explosões de chuva e neve não são causadas pelas emissões da aeronave, mas são a consequência peculiar das asas das aeronaves passando por nuvens de gotículas de água super-resfriadas em camadas de nuvens acima de uma camada de chuva ativa ou neve.

Sob as condições certas, este efeito pode aumentar tempestades de chuva e neve em aeroportos, onde muitos planos cruzam a camada de nuvens na aproximação e na descida.

"O interessante sobre esse recurso é que ele é causado por aeronaves, mas não é causado pela poluição, "disse Dimitri Moisseev, um pesquisador da Universidade de Helsinque e do Instituto Meteorológico da Finlândia e o principal autor do novo estudo em AGU's Journal of Geophysical Research:Atmospheres . “Mesmo que houvesse aviões absolutamente ecológicos, que não tem combustão, sem combustível ou qualquer coisa, ainda iria acontecer. "

Embora as bandas de precipitação aumentada sejam criadas artificialmente, o processo físico iniciado pela passagem de planos pode ocorrer naturalmente, o que os torna laboratórios úteis para estudar a formação de precipitação, de acordo com Moisseev. Observá-los pode ajudar os meteorologistas a "projetar agora" a chuva natural e as condições de neve de 2 a 6 horas no futuro, que é essencial para as operações aeroportuárias.

"Quando você, como eu, olhar para os dados do radar todos os dias, sempre há algo interessante acontecendo, "Moisseev disse." Surpreendentemente, sempre há coisas novas que ainda não podemos explicar. "

Moisseev descobriu correntes curiosas de precipitação elevada em varreduras da antena de radar do campus da Universidade de Helsinque Kumpula. As manchas anormalmente retas de precipitação intensa apareceram contra um fundo de chuva mais leve ou neve e pareciam se curvar em direção ao aeroporto de Helsinque-Vantaa.

Suas formas pareciam intrigantemente com o inverso das formações de nuvens conhecidas como sequências de queda, furos ou nuvens de canal, fenômenos que podem ocorrer quando a aeronave voa através de nuvens de gotículas de água que são mais frias do que 0 grau Celsius (32 graus Fahrenheit) - mas não estão congelando.

O novo estudo demonstra que um fenômeno semelhante pode aumentar ou provocar chuva ou neve nas camadas de nuvens subjacentes a essas camadas de nuvens super-resfriadas.

Muito legal

Tanto gotículas de água quanto cristais de gelo formam nuvens. A água pura pode permanecer líquida até -40 graus Celsius (-40 graus Fahrenheit) sem partículas de poeira ou outras superfícies adequadas presentes para semear a cristalização em gelo. Portanto, as gotículas de água que se condensam em nuvens podem ser muito mais frias do que o ponto de congelamento típico de 0 graus Celsius (32 graus Fahrenheit). Essas nuvens líquidas super-resfriadas são comuns em camadas de nuvens de nível baixo a médio.

Mudanças na pressão do ar da passagem de aeronaves podem fazer com que essas gotículas de água super-resfriadas congelem em cristais de gelo. O ar se expande abruptamente na esteira das pontas das asas e da hélice, causando uma queda local dramática na pressão e na temperatura. Dentro de uma nuvem de gotículas de água que já está super-resfriada entre -15 a -20 graus Celsius (5 a -4 graus Fahrenheit), a passagem da aeronave pode baixar a temperatura abaixo de -40 graus Celsius (-40 graus Fahrenheit) e instigar a formação de cristais de gelo.

Os novos cristais de gelo ajudam a congelar mais gotículas de água super-resfriada, desencadeando uma reação em cadeia de formação de cristal em um círculo cada vez maior ao redor do trajeto da aeronave. Quando os cristais caem, eles criam buracos ou faixas de ar puro na nuvem, às vezes abrindo uma janela de céu azul se a camada de nuvens for fina. Na maioria dos casos, os cristais de gelo evaporam antes de atingirem o solo.

Os meteorologistas sabem que a passagem de aeronaves pode congelar gotas de água em cristais de gelo e trabalhos anteriores sugeriram que o processo poderia aumentar a chuva e a neve nas nuvens subjacentes, mas o efeito não foi capturado em detalhes.

Andrew Heymsfield, um cientista sênior do Laboratório de Meteorologia de Mesoescala e Microescala do National Center for Atmospheric Research, em Boulder, Colorado, e um pesquisador não afiliado ao novo estudo, havia notado o potencial de propagação inadvertida de nuvens super-resfriadas sobre aeroportos em um artigo anterior sobre a formação e disseminação de buracos em nuvens induzidos por aeronaves. Ele observou arcos semelhantes de aumento da neve em dados de radar coletados perto de Denver, Antigo aeroporto de Stapleton do Colorado em 1992.

“Sabemos que os aviões podem desencadear a precipitação. Os autores deste estudo têm muitos casos, com dados maravilhosos de instrumentos baseados em terra - radar, lidar - boas informações sobre tamanho de partícula e concentração, e dados de radiossonda para mostrar a temperatura provável para formação, "Heymsfield disse." Eles conseguiram documentar o fenômeno. "

Para descobrir se as correntes de precipitação elevada podem ser causadas por aeronaves, Moisseev e seus colegas revisaram 11 anos de dados de radar meteorológico da Universidade de Helsinque e encontraram 17 dias com casos repetidos de streamers lineares característicos entre dezembro de 2008 e janeiro de 2018.

Eles examinaram as rotas de vôo perto do aeroporto para ver se as serpentinas poderiam ser causadas pela passagem de aeronaves. Percursos de vôo arquivados em 2011 confirmaram que as aeronaves passaram dentro de 2 a 10 quilômetros (1 a 6 milhas) das correntes de precipitação intensa na maioria dos casos observados.

“A precipitação intensificada segue basicamente a trilha de um avião acima da nuvem, "Disse Moisseev." Pode se estender por centenas de quilômetros, mas a seção transversal seria de talvez 100 metros. Então é muito estreito, longa característica. "

Semeando neve

Os cristais de gelo adicionais aumentam a taxa na qual os cristais colidem para formar flocos de neve maiores, intensificando a queda de neve, de acordo com os autores.

Isso pode acontecer se um avião voar diretamente através de uma nuvem precipitante, mas os autores suspeitam que algo mais complicado está acontecendo, porque seus dados localizam a altura inicial da chuva e o aumento da neve muito acima da camada que já está se precipitando.

O novo estudo conclui que os cristais de gelo gerados pelo avião provavelmente caem de uma camada de nuvem superior super-resfriada para uma camada inferior que está chovendo ou nevando ativamente, gerando mais chuva ou neve da camada inferior de nuvens.

Os dados de satélite suportam este cenário, mostrando uma camada superior de nuvens compostas de gotículas super-resfriadas ou uma mistura de gelo e água, equilibrado na temperatura certa para se transformar em cristais de gelo sob a influência de aeronaves. Este superior, camada super-resfriada flutua na altitude de aproximação típica de aviões voando no aeroporto de Helsinque-Vantaa.

Chuva e neve artificialmente aumentadas pelo tráfego aéreo têm pistas úteis para a precipitação natural e os fatores que afetam a eficiência da formação, de acordo com Moisseev. Os streamers são experimentos acidentais que permitem aos pesquisadores observar o efeito ao longo do trajeto da aeronave, e do lado de fora, e fazer perguntas sobre os tipos de processos microfísicos que estão ocorrendo.