Impactos del cambio climático en la aviación. Entrevista con Herbert Puempel

En la reunión celebrada por la CMAe en julio de 2014, en colaboración con la Reunión Departamental de Meteorología de la Organización de Aviación Civil Internacional (OACI), se decidió crear un equipo de expertos para abordar algunos de los retos a los que la industria de la aviación debe hacer frente en relación con la ciencia atmosférica y el clima. El Plan mundial de navegación aérea de la OACI y las mejoras por bloques del sistema de aviación ofrecieron una visión de cara a los próximos 15 años del sistema de control de tránsito aéreo a nivel mundial con el objeto de ayudar a la industria a hacer frente a los urgentes desafíos planteados por el incremento de los impactos medioambientales. Los expertos en meteorología y climatología pueden ayudar en este propósito proporcionando los pronósticos más fiables sobre los posibles efectos del cambio climático. Esta información sería de gran utilidad para los responsables del sector aéreo en su toma de decisiones. Mientras la OACI mantenga sus políticas de mitigación para la reducción de emisiones, la OMM dará el apoyo a las estrategias de adaptación a largo plazo tomadas por el sector.

Herbert Puempel, presidente del Equipo de expertos en ciencia, aviación y clima de la CMAe, es el representante de la OMM en el Comité sobre la protección del medio ambiente y la aviación (CAEP) de la OACI desde el año 2000. Sus explicaciones sobre el posible impacto del cambio climático en las operaciones aéreas han sido fundamentales en el creciente interés por parte de los responsables en materia de aviación en relación con los riesgos para el transporte aéreo. En esta entrevista, Puempel nos muestra una perspectiva de cómo puede ser volar en unas condiciones atmosféricas diferentes.

¿Se han podido identificar los problemas que el cambio climático plantea a la industria de la aviación?

La cuestión de los impactos del cambio climático en la aviación surge a la luz de los Informes de Evaluación Cuarto (2007) y Quinto (2014) del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC). El objetivo era identificar los impactos en la aviación como una parte significativa del sector de transportes. Pero había una necesidad de ir más allá de la interpretación de los resultados “generales” de los dos Informes de Evaluación y buscar cuestiones planteadas por científicos y usuarios para orientarlas hacia estudios más específicos. Hay varias personas llevando a cabo estas investigaciones y ahora podemos distinguir los impactos que se ocasionarán por fenómenos de gran escala así como por efectos de pequeña escala y microescala.

¿Cuáles son las consecuencias de los fenómenos a gran escala relacionados con el calentamiento global?

Se han expuesto los argumentos científicos sobre los efectos en la aviación de temperaturas en superficie más altas y se basan en un sólido conocimiento de los procesos físicos asociados al calentamiento. Un ascenso de la temperatura máxima, asociado al incremento de humedad específica en algunas regiones, podría tener serias consecuencias en las maniobras de despegue en aeropuertos situados a gran altitud o con pistas de aterrizaje cortas, limitando la carga o el repostaje.

Serán necesarios análisis más detallados para diferentes regiones, pero especialmente para aeropuertos a gran altitud en las zonas subtropicales. El sistema para programar las salidas de vuelos de largo recorrido en las horas más frías de la tarde y por la noche en algunas regiones (Oriente Medio y aeropuertos a gran altitud en América Central y Sudamérica) se verá aún más afectado por la disminución del enfriamiento nocturno en zonas donde sea frecuente la presencia de nubes altas, causada en parte por estelas de condensación. En estos casos, el efecto de calentamiento de las nubes cirriformes asociadas a las estelas, que hace disminuir el enfriamiento radiativo nocturno, podría ser un problema añadido y reducir aún más las ya limitadas horas de operación en algunas regiones.

Como fenómeno a gran escala, ¿cuáles son los riesgos para el transporte aéreo como consecuencia del aumento del nivel del mar?

El aumento del nivel del mar provocado por el ascenso de la temperatura (derivado de la fusión de las capas de hielo y glaciares y de la dilatación térmica de los océanos) es un hecho conocido y documentado. En regiones con fuertes monzones, las tempestades tropicales, el aumento del nivel del mar y las mareas de tempestad unidos a unos ciclones extratropicales más intensos amenazarán la viabilidad de aeropuertos costeros a menos que se tomen medidas preventivas. Es muy probable que estos efectos sean más graves en regiones con precipitaciones muy intensas en situación de temporal, pues pueden dar lugar a grandes inundaciones en las zonas en las que a la escorrentía de la precipitación hay que añadir el efecto producido por la marea derivada de las corrientes ciclónicas, como ocurrió, por ejemplo, en Myanmar durante la tempestad tropical Nargis. La planificación eficaz de nuevos aeropuertos en dichas regiones requiere de conocimientos hidrológicos, climatológicos y técnicos.

¿Es el sector de la aviación sensible a fenómenos climáticos globales, como El Niño, y qué medidas pueden adoptarse?

Climate change impacts on aviation/Adobe Stock Un análisis en profundidad del fenómeno de El Niño/Oscilación del Sur (ENOS), teniendo en cuenta los modelos climáticos de última generación, parece apoyar las evidencias procedentes de estudios paleoclimáticos que indican un aumento de su intensidad. Esta tendencia se hace patente en el episodio 2015-2016 de El Niño. Sus efectos a gran escala afectarán a muchas regiones del globo a través de sequías extremas e intensas olas de calor, que influirán negativamente en cualquier forma de transporte, incluyendo la aviación.

Sin embargo, el conocimiento del papel que desempeñan las variaciones estacionales, interanuales o decenales, tales como el ENOS, la Oscilación del Atlántico Norte y otros fenómenos periódicos, requerirá una mayor investigación. Debido a la abrumadora cantidad de datos procedentes de las predicciones de modelos climáticos, el enfoque inicial para las futuras condiciones climatológicas fue el análisis de un estado en cuasiequilibrio pronosticado para finales del siglo XXI, cuando el clima se habría situado en un nivel más cálido, de acuerdo con el incremento de CO₂. Este nuevo estado de equilibrio fue descrito en promedios latitudinales y regionales de temperatura y precipitación para largos períodos a fin de aislar las discordancias ocasionales. No obstante, los pronósticos de muchos modelos climáticos presentan sesgos muy notables en algunas regiones y para algunas variables, por ejemplo, las temperaturas del océano Pacífico ecuatorial comparadas con las actuales.

Las medidas de adaptación deben abordar un futuro en condiciones medias, con desviaciones locales y regionales muy probables en las próximas décadas y de las que puede haber indicios en algunas situaciones actuales que no se esperaban que fuesen habituales hasta finales de siglo.

Para proporcionar recomendaciones fundamentadas a los responsables del sector aéreo, los científicos deben establecer escenarios tipificados e intentar describir los impactos asociados. Como ejemplo, podemos empezar a considerar la evidencia de que en los años con ausencia de El Niño hay predominio de situaciones de gran amplitud y baja circulación atmosférica. Así, estos regímenes han conducido a situaciones paradójicas con intensas nevadas en el Atlántico oriental y en Europa, y bajas temperaturas invernales en la costa este de América del Norte y amplias zonas de Europa. Esta evidencia contrasta con un desplazamiento significativo de la corriente del chorro hacia el norte, dejando temperaturas muy suaves, en los años con fuerte desarrollo de El Niño, lo cual está probablemente muy próximo a los primeros pronósticos, basados en promedios (abundantes precipitaciones y fuertes vientos en el norte, sequías en la región mediterránea). La persistencia de largos períodos de ondas planetarias casi estacionarias de gran amplitud puede mantenerse, incluso, en dichos años.

En cuanto a los posibles efectos de fenómenos a menor escala, ¿cuáles afectan a la seguridad del vuelo?

La investigación sobre las consecuencias del cambio climático en la aviación se encuentra con el problema de que muchos fenómenos meteorológicos de gran impacto van ligados a escalas espaciales y temporales inferiores a las que utilizan los modelos actuales de predicción del tiempo. Este problema se acentúa cuando se utilizan modelos climáticos simples, por lo que sería necesario una reducción de escala, posprocesos estadísticos y avanzados métodos de modelos conceptuales para alcanzar resultados fiables, al menos estadísticamente, para los fenómenos a pequeña escala y a microescala. Estamos hablando de fenómenos de gran repercusión, asociados a la convección y que abarcan desde la cizalladura del viento a niveles bajos, hasta granizo, descargas eléctricas, turbulencia en aire claro (TAC), ondas de montaña, turbulencia en la cima de las tormentas, engelamiento, baja visibilidad o altura del techo de nubes.

Será necesario avanzar en los conocimientos físicos sobre la formación de movimientos rotacionales a pequeña escala en la atmósfera que juegan un papel importante en la reducción de la cizalladura vertical del viento, percibido por tripulantes y pasajeros como turbulencia en mayor o menor grado. Por ejemplo, a pesar de que la TAC ocurre a nivel de microescala, sabemos que la cizalladura del viento que origina viene determinada por escalas mucho mayores, y por tanto, se podría resolver con los actuales modelos meteorológicos y climáticos. Se necesitan más investigaciones para mejorar la comprensión de estos efectos a pequeña escala, lo que requerirá mejores observaciones atmosféricas y mejores datos procedentes de las operaciones de vuelo (por ejemplo, para la turbulencia.)¹

Otro campo de investigación se encuentra en el cambio del comportamiento de la corriente en chorro de la atmósfera como respuesta al cambio climático. En las latitudes medias de cada hemisferio, la corriente en chorro se origina y se mantiene por la diferencia de temperatura entre las frías regiones polares y las cálidas tropicales. Tanto los modelos climáticos, como las imágenes de satélite y la teoría física coinciden en pronosticar que esta diferencia de temperatura está cambiando de forma heterogénea. Así, mientras en superficie está disminuyendo por el calentamiento de los polos, está aumentando a altitudes de vuelo de crucero debido al infriamiento de la baja estratosfera. No se descarta que el nuevo patrón de vientos asociado a la corriente en chorro pueda modificar rutas, tiempos de vuelo y consumos de combustible óptimos. También es posible que el aumento de la cizalladura dentro de la corriente en chorro a niveles de crucero reduzca la estabilidad de la atmósfera y aumente significativamente la probabilidad de TAC.

En el contexto del cambio climático, ¿se está investigando sobre otro tipo de riesgos para la aviación, como el engelamiento o las tormentas de polvo y arena?

El engelamiento ha sido siempre un problema para la aviación en general y, en particular, para los vuelos de trayectos cortos, con motores menos potentes y con sistemas más rudimentarios para evitar la formación de hielo. Aún así, es necesario avanzar en el estudio para predecir futuros escenarios. La presencia de grandes gotas de agua subfundida a temperaturas de entre –4 y –14 °C depende de varias condiciones. Entre ellas, la disponibilidad de gran cantidad de vapor de agua, de intensas corrientes ascendentes a nivel mesoescalar y de una reducida concentración de aerosoles que puedan actuar como núcleos de condensación que favorecen la formación de las citadas gotas.

La tendencia al calentamiento global y el aumento de la humedad en algunas latitudes, así como una circulación atmosférica más dinámica, indican un aumento de las condiciones favorables para el engelamiento. También se espera, debido al aumento térmico, una elevación del límite superior para la formación de hielo.

A elevadas altitudes el engelamiento es causado por la alta densidad de partículas de hielo a muy bajas temperaturas (por debajo de –50 °C) en las inmediaciones de las cimas de nubes convectivas, con concentraciones que superan los 5 gramos por metros cúbico de aire. Es más probable en cumulonimbos de gran desarrollo y puede aumentar con el ascenso de la tropopausa debido al aumento de la temperatura y al incremento de la humedad procedente de masas de aire tropical. La mayoría de los motores más modernos y eficientes (de baja combustión) parecen ser más susceptibles a este fenómeno que los antiguos, más resistentes pero también más contaminantes.

El presumible aumento en el número de casos, y en la intensidad de los mismos, de tormentas de arena y polvo, causado por prolongados períodos de sequía y, probablemente, por vientos más fuertes en latitudes subtropicales, requerirá un análisis integral sobre sus efectos en la seguridad y regularidad de los vuelos. Se está tendiendo a utilizar motores más eficientes (sobre todo para reducir el consumo de combustible), que elevan la temperatura en la cámara de combustión a valores que superan los 1 600 °C. A estas temperaturas, los silicatos presentes en las tormentas de arena y polvo, cuando se introducen en el motor, podrían fundirse y afectar a su rendimiento y funcionamiento, como ocurre con las cenizas volcánicas.

¿El sector del transporte aéreo debería incluir el cambio climático en su gestión de riesgos?

La aviación no solo está expuesta a los fenómenos meteorológicos en superficie, también en niveles altos, llegando hasta la alta troposfera y baja estratosfera. Probablemente haya sido el sector más comprometido en materia de seguridad dentro de la industria del trasporte, lo que le convierte en firme candidato para el desarrollo de proyectos aplicados a minimizar riesgos.

La aviación es seguramente el transporte más fiable en situaciones de emergencia y el mejor medio de rescate para desastres de gran magnitud. Por ejemplo, no sería razonable mantener o reparar cientos o miles de kilómetros de carreteras o de vías férreas en áreas afectadas por inundaciones, desprendimientos, incendios o temporales para llevar ayuda. Las medidas de adaptación y la gestión de riesgos, por tanto, deben centrarse en fortalecer la infraestructura aérea para asegurar mecanismos de rescate eficaces y sostenibles.

¿De qué manera la CMAe y la comunidad aeronáutica se encaminan para alcanzar un plan viable?

Las organizaciones internacionales, como la OACI o la Agencia Europea de Seguridad Aérea, necesitan desarrollar guías y modelos de buenas prácticas como soporte a la gestión de riesgos. Esto debería implicar a toda la comunidad aeronáutica, desde operadores, pilotos, gestores aeroportuarios y fabricantes hasta gobernantes y delegados de la seguridad nacional. Un esfuerzo multidisciplinar realizado por científicos, personal operativo y expertos en seguridad podría contribuir a la redacción de dicha guía. Sería importante también que este material se revisara y actualizara regularmente, para introducir los cambios y la evolución de las estadísticas climáticas.

Todo el ámbito aeronáutico, incluyendo a responsables de OACI-CAEP, Eurocontrol, personal de aeropuertos, fabricantes de aviones y de equipos, ha mantenido contactos frecuentes en los últimos meses y años. Hay un consenso cada vez mayor para celebrar en un futuro inmediato un seminario multidisciplinar dirigido a orientar en materia de adaptación.

Notas

¹ Paul Williams y Manoj Joshi han estudiado el cambio en el régimen de TAC con resultados concluyentes (www.met.rdg.ac.uk/~williams/publications/nclimate1866.pdf)