Wednesday, August 28, 2013

Descripciones tremendamente inadecuadas e incompletas de la USGS y NOAA sobre las causas y persistencia de las estelas producidas por la aviación


La página web de la United States Geological Survey (USGS) tiene una interesante pero totalmente inadecuada descripción sobre las causas de las estelas de aviación [1], enlazada a una descripción igualmente inadecuada en una página de la National Oceanic and Atmospheric Administration  (NOAA)[2].

Estas descripciones ignoran totalmente el papel que juegan otros contaminantes en las emisiones de los aviones, como el SO2 (dióxido de azufre) y el hollín, y sus propiedades como agentes nucleantes de nubes que pueden inducir la "persistencia" de las estelas y la eventual formación de cirros; incluso bajo condiciones generalmente desfavorables, por ejemplo:  humedad relativa muy baja en la atmósfera y /o muy-alta temperatura [3] [4] con implicaciones sobre el cambio climático - calentamiento global.

[1] Estelas: nubes hechas por el hombre

"Usted ha visto los rastros nubosos, que los aviones de alto vuelo dejan por detrás y probablemente sabe que están son llamadas ‘contrails’ (en inglés),  ‘estelas’ en español. Tal vez usted no sabía que se llamaban así porque en realidad esta palabra es una contracción de dos palabras en inglés: condensation y trails o sea: estelas de condensación y, de hecho, no son muy diferentes a las nubes naturales. Si el gas en el escape del avión contiene vapor de agua, y si el aire es muy frío (que a menudo lo es a grandes altitudes), entonces, el vapor de agua en los gases de escape al cabo se condensará en lo que es esencialmente una nube cirrus. "


Artículo completo:
USGS: The Water Cycle: Condensation


[2]  ¿Qué es una estela y cómo se forma?

"Para responder a esta pregunta, vamos primero a identificar lo que es una estela de vapor. Una estela es la estela de condensación que es dejada por detrás de un avión que pasa. La estela se forma cuando el aire cálido y húmedo del chorro de escape se mezcla con el aire ambiental de baja presión de vapor y baja temperatura. Presión de vapor es sólo un término de lujo para la cantidad de presión que ejerce el vapor de agua en sí (en oposición a la atmosférica, o barométrica, presión debida al peso de la totalidad de la atmósfera sobre usted). La mezcla se produce directamente detrás del avión debido a la turbulencia generada por el motor. Si se produce condensación (conversión de un gas a un líquido), una estela de vapor se hace visible. Puesto que las temperaturas del aire a estos altos niveles atmosféricos son muy frías (generalmente más frío que -40 F (-40C)), sólo una pequeña cantidad de líquido es necesario para que se produzca condensación. El agua es un subproducto normal de la combustión en los motores. "

"La persistencia de las estelas no es una indicación de que contienen algún tipo de sustancia química, ni que sea algún tipo de spray"

Artículo completo:
NOAA: What is a contrail and how does it form?


[3] Efectos de la aeronave sobre la abundancia de aerosoles en la troposfera superior
G.V.Ferry, R.F.Pueschel • õ, A.W. • Strawa, Y.Kondo 2, SDHoward 3, 4 S.Verma, MJMahoney 5, TPBui •, JR Hannan 6, HEFuelberg 6.

Resumen.

Un aumento significativo de la concentración de aerosol de H2SO4 concidental con un realce en NO se detectó por encima de la presión de altitud a 10 kilómetros atreves del corredor aéreo durante un vuelo saliendo de Shannon el 23 de octubre de 1997.
La fuente de este aerosol se atribuye a las operaciones de aeronaves comerciales en los corredores de vuelo por encima de 10 km, debido a que (1) una atmósfera estable impido intercambios verticales de masas de aire y por lo tanto elimina las fuentes de la superficie, (2) las trayectorias de retorno de las masas de aire documentó la ausencia de fuentes continentales remotas, y (3) los datos de perfil de temperatura de la tropopausa mostraron a al menos un kilómetro sobre la altitud de vuelo durante el vuelo, lo que excluye las fuentes estratosféricas.
Volatilidad de partículas identificado (60-80)% de H2SO4, • 20% (NH4) 2SO 4 y • 10% aero-sol no volatil en la proximidad de rutas de vuelo, y (10-30)% de H2SO4, hasta el 50% (NH4) 2S04, y (40-60)% aerosoles volátiles en el aire que no se vio afectada por las operaciones de aeronaves por debajo de 10 km.
Las partículas de H2SO 4 recién formadas no afectan de manera perceptible el área de superficie y el volumen del aerosol de fondo debido a su pequeño tamaño, por lo tanto, no influyó directamente en la transferencia de radiación.

Introducción

Los motores a chorro de los aviones emiten directamente aerosoles y gases condensables, tales como vapor de agua (H20) y dióxido de azufre (SO2) que conducen a la formación de nuevo líquido (volátil) de ácido sulfúrico (H2SO4), procesos de partículas en la columna inicial  por conversión de gas-a-particula (nucleación).
Aerosoles de hollín formados durante la combustión incompleta constituye una parte de la fracción de partículas non-volátiles.
Las partículas recién formadas crecen por condensación y  coagulación entre si mismas y con el aero-so del fondo.

Las partículas producidas por Aviación- pueden influir en el estado de la atmósfera en diversas  formas.
Por ejemplo,  proporcionan superficies para reacciones químicas heterogéneas. La rapidez de las reacciones heterogéneas dependen de las características químicas de los aerosoles.
Por ejemplo, las probabilidades de reacción de la N205 en NH4HSO4, formadas por reacción de H2SO4 proveniente de los aviones con el amoníaco en el aire de fondo, muestran una fuerte dependencia en la humedad relativa y la temperatura, disminuyedo con la reducción de la humedad relativa y el aumento de la temperatura (Mozurkewich y Calvert , 1988).
En contraste, las evaluaciones de N205 hidrólisis en partículas de H2SO4 muestran sólo una débil dependencia en la temperatura y la humedad relativa (Hanso y Ravishankara, 1991).
Por lo tanto, es importante para determinar el realce de H2804 aerosol por las aeronaves en relación a la fracción de las partículas que son neutralizadas a (NH4) 2SO 4 a forma de evaluar el potencial de modificación química atmosférica de los aerosoles producidos por los aviones.
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Artículo completo:
GEOPHYSICAL RESEARCH LETTERS, VOL. 26, NO. 15, PAGES 2399-2402, AUGUST 1, 1999
Effects of aircraft on aerosol abundance in the upper troposphere
G.V.Ferry et al.


[4] Una visión general de la geoingeniería del clima utilizando aerosoles de sulfatos estratosféricos
Philip J Rasch1 *, Simone Tilmes1, Richard P Turco2, Alan Robock3, Luke Oman4, Chih-Chieh (Jack) Chen1, Georgiy L Stenchikov3 y Rolando R García1

(Iv) Inyección de aerosoles en el escape a chorro de los aviones
Los efectos de las aeronaves volando a gran altitud en la troposfera superior y la estratosfera inferior se han estudiado ampliamente, a partir de los programas de transporte supersónico de la década de 1970 y que se extiende a las evaluaciones recientes de impactos de los aviones subsónicos (con distintos nombres) en los EE.UU. y Europa (por ejemplo, NASA- AEAP 1997). Estos proyectos han caracterizado emisiones de las aeronaves y la dinámica de la columna de chorro, y desarrollado modelos correspondientes para el tratamiento de las diversas sustancias químicas, microfísica y procesos dinámicos.

Mejorar los combustibles de aviación con compuestos de azufre añadidos (H2S, Sn) podría aumentar la masa de las partículas en una estela a chorro. Está bien establecido que las partículas  de sulfato ultra-finas se generan copiosamente en corrientes de escape a chorro durante el vuelo (por ejemplo, Fahey et al. 1995). Las partículas parecen ser nucleadas por iones (chemiions en lo sucesivo, por ejemplo, Yu y Turco (1997, 1998b) del ácido sulfúrico formados en el proceso de combustión en los motores a chorro por reacciones radicales. El ácido sulfúrico es un subproducto de los residuos de azufre en el combustible (típicamente menos de 1% de azufre en peso), la mayoría de este azufre en el combustible es emitido como SO2. La fracción emitida como H2SO4 disminuye a medida que aumenta el contenido de azufre en el combustible, y representa aproximadamente el 2 por ciento del total de azufre a medida que el contenido de azufre del combustible se acerca aproximadamente al 1 por ciento.

Las concentraciones de chemiions en las emisiones a chorro están fuertemente limitadas por la recombinación ion-ion a lo largo del tren de motor hasta aproximadamente 1 × 109 cm-3 en el plano de salida (por ejemplo, Arnold et al. 2000). Teniendo en cuenta una variedad de mediciones directas de partículas en la columna a chorro, Kärcher et al. (2000) mostraron que la nucleación chemiion es consistente con la constancia relativa observada del factor de emisiones de partículas volátiles ultra-finas (no hollín), Ep ~ 1-2 × 1017 kg-1combustible (donde hay que señalar que las concentraciones de partículas de hollín son típicamente menos del 1 por ciento del número total de partículas emitidas). Ep es bastante insensible al contenido de azufre del combustible, un hecho que también es coherente con una fuente de nucleación chemiion. Mientras que las columnas de vapor formadas detrás del chorro pueden modificar significativamente las propiedades de las partículas inyectadas (por ejemplo, Yu y Turco 1998a), las estelas de condensación son extremadamente raras en condiciones estratosféricas normalmente secas.
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Artículo completo:
An overview of geoengineering of climate using stratospheric sulphate aerosols
Philip J Rasch1 *, Simone Tilmes1, Richard P Turco2, Alan Robock3, Luke Oman4, Chih-Chieh (Jack) Chen1, Georgiy L Stenchikov3 y Rolando R García1

También en:
Capítulo 12
Geo-Ingenieria Cambio Climático: Necesidad Ambiental o la caja de Pandora?
Geo-Engineering Climate Change: Environmental Necessity or Pandora's Box?
Por Brian Lave (Redactor), J. Michael T. Thompson

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