Cambio climático El aumento de las temperaturas no sólo provoca más olas de calor y huracanes, sino que también hace que la atmósfera sea más turbulenta. Como descubrí mientras volaba de Kuala Lumpur a Londres hace unas semanas, las ráfagas repentinas de aire picado pueden hacer que el café salga volando por los aires. Las corrientes en chorro pueden hacerte sentir como si estuvieras en una montaña rusa.
Las perturbaciones meteorológicas aparecieron en las noticias porque Decenas de pasajeros se infectaron en un vuelo de Singapore Airlines en mayo Una persona murió cuando el avión perdió 54 metros de altitud en cuestión de segundos sobre Myanmar. Estos pasajeros no sólo tuvieron mala suerte; La frecuencia de estos fenómenos está incluso aumentando, ya que el calentamiento global hace que el aire sea más tormentoso.
Como investigador en el campo de la dinámica de fluidos y el cambio climático, puedo asegurarles que volar sigue siendo una de las formas más seguras de viajar. Pero también sé que es necesario investigar más sobre los cambios en los patrones de turbulencia atmosférica. Los científicos necesitan comprender cómo el cambio climático afecta la presión del aire, la flotabilidad y las corrientes. Los pilotos necesitan herramientas capaces de predecir e identificar áreas de intensa turbulencia, que a menudo son invisibles y pueden ocurrir repentinamente.
Disturbios en Singapore Airlines: por qué el cambio climático dificulta los vuelos
Si bien las nubes de tormenta son visibles y pueden moverse, las “perturbaciones del aire claro” son invisibles a la vista y al radar convencional. El cambio climático está aumentando la intensidad y frecuencia de tales perturbaciones climáticas. Por ejemplo, entre 1979 y 2020, la frecuencia de perturbaciones severas de aire despejado aumentó un 55% en los Estados Unidos y el Atlántico Norte (MC Prosser et al. Revista de investigación geofísica 50, e2023GL103814; 2023).
El calentamiento global cambia los gradientes de temperatura horizontal y vertical en la atmósfera, afectando la estabilidad atmosférica y los patrones de movimiento del aire (S.sh. para mí et al. naturaleza 572, 639–642; 2019). por ejemplo, Las turbulencias atmosféricas a menudo ocurren alrededor de las corrientes en chorro. — Corrientes de aire rápidas impulsadas por las diferencias de temperatura entre el ecuador y el polo. Los cambios repentinos en la velocidad y dirección del viento, conocidos como cizalladura del viento, provocan fluctuaciones de temperatura. Debido a que las regiones polares se están calentando más rápido que los trópicos, el cambio climático reduce los gradientes de temperatura que causan las corrientes en chorro, cambiando su comportamiento.
Los gradientes verticales de temperatura también se ven afectados por el cambio climático. Los gases de efecto invernadero atrapan el calor en las capas inferiores de la atmósfera, enfriando la estratosfera. Los gradientes de temperatura más grandes pueden aumentar la frecuencia y la intensidad de la convección, lo que provocará tormentas más fuertes. Los aviones cerca de áreas con fuerte convección pueden experimentar turbulencias más severas que en otros lugares, lo que hace que parezca que su vuelo navega a través de un mar tormentoso.
Un futuro más limpio para la aviación: la aviación necesita un rediseño radical
El cambio climático también está provocando que la gravedad, la flotabilidad, la presión, la inercia y la circulación en la atmósfera interactúen de maneras cada vez más complejas. Por ejemplo, a medida que la Tierra se calienta, las oscilaciones atmosféricas conocidas como ondas de gravedad se vuelven más frecuentes e intensas. Estas olas pueden crear turbulencias al generar una fuerte cizalladura vertical del viento. También interactúan con la corriente en chorro y otras fuerzas atmosféricas, lo que genera patrones climáticos más difíciles de predecir. Comprender estos cambios dinámicos es crucial para desarrollar modelos y estrategias predictivos que garanticen la seguridad de la aviación.
Es necesario actuar en tres áreas. En primer lugar, los científicos pueden utilizar simulaciones por computadora de la atmósfera terrestre para obtener una comprensión teórica más profunda de los mecanismos de la turbulencia atmosférica y cómo se ven afectados por el cambio climático. La creciente frecuencia de incidentes relacionados con perturbaciones proporciona estudios de casos y datos para mejorar los modelos.
En segundo lugar, los investigadores necesitan desarrollar técnicas para detectar y predecir las perturbaciones climáticas. Por ejemplo, una tecnología llamada lidar (radar que utiliza láseres en lugar de ondas de radio) puede detectar turbulencias en el aire despejado que el radar no puede. Pero los sistemas actuales son voluminosos y pesados. La industria de la aviación necesita con urgencia sistemas lidar más compactos y menos costosos. Los satélites y las técnicas meteorológicas también pueden proporcionar datos en tiempo real sobre las condiciones meteorológicas en grandes áreas. Estos datos se pueden incorporar a simulaciones para modelar la turbulencia a lo largo de la trayectoria del avión en tiempo real. Al integrar estas herramientas y técnicas, los investigadores pueden desarrollar modelos predictivos sólidos y confiables.
En tercer lugar, la IA se puede utilizar para mejorar los modelos predictivos. Entrenar algoritmos de IA en enormes conjuntos de datos de turbulencia, incluidos datos meteorológicos, lecturas de sensores de aeronaves, registros históricos de vuelos, informes de pilotos y datos de radares meteorológicos y lidar, les permitirá detectar cambios sutiles y patrones complejos en las turbulencias, lo que mejora la precisión de las predicciones. . El uso de sistemas de inteligencia artificial también acelerará los cálculos, posibilitando predicciones de perturbaciones en tiempo real. Para integrar la IA, los investigadores necesitan desarrollar algoritmos que puedan manejar la complejidad de los datos atmosféricos, mejorar la precisión y la velocidad de las simulaciones y crear sistemas predictivos en tiempo real que puedan aplicarse para mejorar la seguridad y la eficiencia en la aviación.
Como ocurre con el resto del planeta, el cielo cuenta una historia de cambio: la mano invisible del calentamiento global está moviendo la atmósfera de maneras inesperadas. El incidente de Singapore Airlines debería ser una llamada de atención. Puede que el cielo haga más viento, pero con esfuerzo y creatividad, los investigadores pueden ayudar a los viajeros a encontrar un aire más tranquilo y seguro.
