Scie di condensazione

• Scie di condensazione di breve durata: appaiaono come delle linee bianche che seguono l'aereo, scompaiono con la stessa velocità con cui l'aereo solca il cielo ed in genere hanno una "vita" di pochi minuti o anche meno. In questo caso, l'aria attraversata dall'aereo è solo leggermente umida per cui c'è poco vapore acqueo disponibile per formare la scia di condensazione. In tali condizioni, i cristalli di ghiaccio che si formano tornano rapidamente allo stato di vapore.
• Scie persistenti (che NON si propagano - diffondono/allargano): si presentano come delle lunghe linee bianche che restano visibili anche dopo che l'aereo è scomparso. Ciò è dovuto al fatto che nell'aria attraversata dall'aereo, essendo molto umida, c'è a disposizione una grande quantità di vapore acqueo per formare la scia. Le scie di condensazione persistenti possono essere ulteriormente suddivise in due categorie: quelle che si propagano (diffondono/allargano) e quelle che non lo fanno. Le scie di condensazione persistenti che NON si diffondono somigliano ad un tratto bianco di matita lungo e stretto tracciato nel cielo.
  
• Scie persistenti che SI propagano (diffondono/allargano): questo tipo di scie appaiono come delle linee bianche, lunghe, ampie e frastagliate. Sono quelle più idonee a causare le variazioni climatiche perché coprono per un periodo maggiore una zona più ampia rispetto agli altri tipi di scie.
• Altri tipi di scie di condensazione: somigliano alle contrails, ma si formano a causa di un processo fisico completamente diverso. Ad esempio, in presenza di opportune condizioni atmosferiche, si potranno vedere delle scie di vapore formarsi in prossimità delle estremità alari degli aerei durante le fasi di decollo ed atterraggio. Questo fenomeno è causato dalla diminuzione della pressione e della temperatura nel vortice che si forma alle estremità delle ali (wingtips). Quando si verificano le giuste condizioni, si formano delle gocce d'acqua all'interno del vortice rendendolo visibile. Queste gocce evaporano molto rapidamente dopo la loro formazione per cui la scia scompare quasi subito.
  

Le scie di condensazione si muovono, oppure rimangono nella stessa posizione dove si sono formate?

Poichè le scie di condensazione si formano ad alta quota dove i venti sono in genere molto forti, esse in genere abbandonano la zona in cui hanno origine. Spesso, osservando il cielo, vedremo delle vecchie scie di condensazione persistenti che però si sono formate lontano dalla nostra posizione, ma che si sono spostate sopra di noi a causa del vento.

Come è possibile riconoscere le scie di condensazione dalle altre nubi?

Le scie di condensazione sono delle nuvole "prodotte dall'uomo" formate da vapore acqueo che si condensa e congela intorno alle particelle dei gas di scarico espulse dai motori di un aereo. Le scie di condensazione sono sempre fatta di particelle di ghiaccio prodotte dalle basse temperature che ci sono in alta quota. È da notare che esistono anche altri tipi di nubi costituite da vapore acqueo che si condensa su particelle che sono presenti nell'atmosfera a causa di molti altri fenomeni (non provenienti quindi dai gas di scarico degli aerei), come ad esempio le eruzioni vulcaniche o le tempeste di polvere. Quelle nuvole sono talvolta fatta di gocce d'acqua e, talvolta, di cristalli di ghiaccio, a seconda della temperatura a cui si formano. 

Le scie di condensazione si formano solo in alta quota (di solito sopra gli 8 km) dove l'aria è estremamente fredda (meno di -40 gradi C). Esistono anche altri tipi di nubi che possono formarsi a quote diverse; ad esempio vicino al suolo abbiamo la nebbia, mentre a livelli molto elevati lontani dalla terra troviamo i cirri.

Quando furono osservate le prime scie di condensazione?

Le prime scie di condensazione furono osservate nel corso di voli ad alta quota nel 1920. Tuttavia, l'interesse per le scie di condensazione si è sviluppato parecchio durante la Seconda Guerra Mondiale quando a causa loro gli aerei da bombardamento potevano essere avvistati a molte miglia di distanza. Numerosi veterani della Seconda Guerra Mondiale raccontano di problemi legati alla formazione di massicce formazioni di scie di condensazione con gli aerei che non furono in grado di trovare i loro obiettivi e, a volte, entrarono addirittura in collisione tra loro. Nel 1953, uno scienziato di nome H. Appleman pubblicò un grafico che può essere usato per determinare quando un aereo jet può produrre una scia di condensazione.

Cosa contengono le scie?

Le scie persistenti sono nuvole di ghiaccio, quindi sono per lo più fatte di ghiaccio.
Possono inoltre contenere i prodotti degli scarichi degli aerei (inclusi fuliggine e gas disciolti come il biossido di zolfo), ma sono prevalentemente costituiti dall'umidità condensata dall'aria circostante.
In un esempio riportato da Knollenburg (ottobre 1972, Journal of the Atmospheric Sciences, Pagine 1367-1374), la quantità di umidità rilasciata dalla combustione del carburante di un aereo da ricerca era di 1,7 grammi di acqua per ogni metro di volo. Tuttavia, l'acqua totale misurata in una scia persistente prodotta dall'aeromobile è stata misurata in modo conservativo (probabilmente era una sottostima) tra 20700 e 41200 grammi di acqua per ogni metro di lunghezza della scia di condensazione! Quindi, quasi tutta la scia è creata dall'umidità presente nell'atmosfera.

Il contenuto totale di acqua ghiacciata può variare di diversi ordini di grandezza. Un modello recente stima che il contenuto totale di acqua ghiacciata nelle scie che si sono create da un'ora di solito varia da 500 a 100.000 g per metro, con un valore medio (metà ne contiene più e metà ne contiene meno) di circa 6000 grammi al metro.

I prodotti di scarico degli aeromobili vengono spesso misurati utilizzando un indice di emissione (massa [in grammi] di prodotto di scarico divisa per la massa [in kg] di carburante bruciato). La somma totale dei prodotti di scarico risulta essere maggiore di uno (la massa dei prodotti di scarico è maggiore della massa del combustibile bruciato perché i gas di scarico contengono ossigeno dall'aria circostante che si è combinato con il carburante durante la combustione).

Gli indici di emissione di alcuni dei prodotti della combustione dei carburanti sono i seguenti:

  Anidride carbonica (CO2): 3150
  Vapore acqueo (H20): 1230 (Knollenburg (1972) stimato 1370)
  Ossidi nitrici (NOX): da 8 a 20
  Anidride solforosa (SO2): 0,5

Gli indici di emissione della maggior parte degli altri prodotti, come gli idrocarburi incombusti e il monossido di carbonio, sono probabilmente dell'ordine di 2 o meno.
Concludendo, per l'esempio di Knollenburg, l'aereo di ricerca ha bruciato 1,26 grammi di carburante per metro di volo, quindi le concentrazioni della maggior parte dei componenti (diversi da CO2 o acqua / ghiaccio) saranno al massimo 20 * 1,26 / 1000 = 0,025 grammi per metro di volo rispetto a 21.000 a 41.000 grammi per il ghiaccio.

Per saperne di più sulle scie consultare anche la Galleria fotografica.