El cambio climático no sólo significa más olas de calor y huracanes, sino que también hace que la atmósfera sea más turbulenta. Como descubrí en un vuelo de Kuala Lumpur a Londres hace unas semanas, las sacudidas repentinas de las turbulencias pueden hacer volar el café. Viajar en corrientes de aire puede parecer como montar en una montaña rusa.
La turbulencia del aire fue noticia porque Decenas de pasajeros de un vuelo de Singapore Airlines en mayo resultaron heridos Una persona murió cuando el avión perdió 54 metros de altitud en segundos sobre Birmania. Estos pasajeros no sólo tuvieron mala suerte: la frecuencia de este tipo de eventos está aumentando a medida que el calentamiento global hace que el aire sea más tormentoso.
Como investigador en dinámica de fluidos y cambio climático, puedo asegurarles que volar sigue siendo uno de los modos de viaje más seguros. Pero también sé que la evolución de la turbulencia atmosférica requiere mucha más investigación. Los científicos necesitan comprender cómo el cambio climático modifica la presión atmosférica, la flotabilidad y las corrientes. Los pilotos necesitan herramientas que puedan predecir y localizar áreas de turbulencia extrema, que a menudo son invisibles y pueden surgir inesperadamente.
Turbulencias en Singapore Airlines: por qué el cambio climático dificulta los vuelos
Si bien las nubes de tormenta son obvias y se puede navegar alrededor de ellas, la «turbulencia del aire claro» es invisible a simple vista y al radar convencional. El cambio climático está aumentando la gravedad y la frecuencia de estas perturbaciones atmosféricas. Por ejemplo, entre 1979 y 2020, la frecuencia de turbulencias severas en aire despejado aumentó un 55% en los Estados Unidos y el Océano Atlántico Norte (MC Proser et al. Geofís. Res. Letón. 50e2023GL103814; 2023).
El calentamiento global cambia los gradientes de temperatura horizontales y verticales en la atmósfera, afectando la estabilidad atmosférica y los patrones de movimiento del aire (SH Lee et al. Naturaleza 572639–642; 2019). Por ejemplo, la turbulencia atmosférica a menudo ocurre alrededor de las corrientes en chorro, corrientes de aire que se mueven rápidamente impulsadas por las diferencias de temperatura entre el ecuador y los polos. Los cambios repentinos en la velocidad y dirección del viento, llamados cizalladura del viento, causan turbulencias. A medida que las regiones polares se calientan más rápidamente que las tropicales, 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 y la estratosfera se enfría. Los gradientes de temperatura más grandes pueden provocar una convección más frecuente e intensa, lo que resulta en tormentas más fuertes. Los aviones cerca de áreas de alta convección pueden experimentar turbulencias más fuertes que en otros lugares, lo que hace que parezca que su vuelo navega por mares agitados.
Un futuro más limpio para la aviación: la aviación necesita una revisión radical
El cambio climático también provoca interacciones cada vez más complejas entre la gravedad, la flotabilidad, la presión, la inercia y la rotación en la atmósfera. Por ejemplo, a medida que la Tierra se calienta, las oscilaciones atmosféricas llamadas 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 da como resultado condiciones climáticas más impredecibles. Comprender estos cambios dinámicos es esencial 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 mayor frecuencia de incidentes de turbulencia proporciona estudios de casos y datos para perfeccionar los modelos.
En segundo lugar, los investigadores deben desarrollar tecnologías para detectar y predecir las turbulencias del aire. Por ejemplo, una tecnología llamada lidar (radar que utiliza láseres en lugar de ondas de radio) es capaz de detectar turbulencias en aire claro, algo que el radar no puede hacer. Sin embargo, los sistemas actuales son voluminosos y pesados. La industria de la aviación necesita urgentemente sistemas lidar más compactos y rentables. Los satélites y las tecnologías meteorológicas también pueden proporcionar datos en tiempo real sobre las condiciones atmosféricas en grandes áreas. Estos datos se pueden integrar en simulaciones para modelar la turbulencia a lo largo de la trayectoria de un avión en tiempo real. Al integrar estas herramientas y tecnologías, los investigadores pueden desarrollar modelos predictivos sólidos y confiables.
En tercer lugar, la inteligencia artificial (IA) se puede utilizar para optimizar los modelos predictivos. Al entrenar algoritmos de IA en grandes conjuntos de datos sobre turbulencias del aire, incluidos datos meteorológicos, lecturas de sensores de aeronaves, registros históricos de vuelos, informes de pilotos, datos de radares meteorológicos y lidar, pudieron detectar cambios sutiles y patrones complejos de turbulencias, mejorando así la precisión de las previsiones. El uso de sistemas de inteligencia artificial también aceleraría los cálculos, lo que podría permitir predecir las turbulencias en tiempo real. Para integrar la IA, los investigadores deben 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 de la aviación.
Como el resto del planeta, el cielo nos cuenta una historia de cambio: la mano invisible del calentamiento global está agitando la atmósfera de maneras inesperadas. El incidente de Singapore Airlines debería servir como una llamada de atención. Puede que los cielos estén más tormentosos, pero con esfuerzo e ingenio, los investigadores pueden ayudar a los pasajeros a encontrar aire más tranquilo y seguro.
Conflicto de intereses
El autor declara que no tiene conflictos de intereses.
