Definiciones

Peligros para la aviación

Las nubes y precipitaciones, excluyendo el granizo, no suelen considerarse peligrosas para la aviación a niveles de vuelo, a pesar de que se ha tenido conocimiento de insólitas concentraciones de precipitación líquida a unas alturas muy por encima del nivel de congelación. Tales precipitaciones tendrían intensidad suficiente para causar preocupaciones serias respecto al vuelo supersónico, particularmente desde el punto de vista de la erosión del agua y de la presión impacto.

Durante el vuelo dentro o cerca de tormentas pueden surgir errores instrumentales. Variaciones rápidas de la presión superficial del orden de un hectopascal se dan particularmente con ocasión de lluvia intensa. El altímetro aneroide y el indicador de velocidad ascensional o variómetro ofrecen lecturas falsas en casos de turbulencia. Un bloqueo parcial del tubo pitot ocasionado por lluvia intensa originará una lectura baja del indicador de velocidad aerodinámica.

En general, las adversidades más importantes en aviación relacionadas con tormentas son el granizo, el rayo y la turbulencia.

Granizo

El daño principal en una aeronave ocasionada por el granizo se confina a los vuelos dentro o cerca de tormentas. A medida que mejoran los sistemas de navegación, se intentan cada vez más las penetraciones en las tormentas, con el consiguiente incremento de exposición potencial a las granizadas. Se sabe que la profundidad de los agujeros o abolladuras sobre los diferentes partes de la aeronave es proporcional a la velocidad aerodinámica y a la masa de pedrisco. Hay pruebas que respaldan el hecho de que casi todas las granizadas que se tropieza por encima de seis kilómetros resultan dañosas y que la mayor parte de los daños se producen con piedras de un centímetro de radio, por lo menos.

El pronóstico de granizadas y tamaños del granizo, tropieza con diversas variables de acierto. Algunos perfeccionamientos recientes en la teoría de la formación del granizo y en la física de las nubes ayudan mucho en la predicción.

Predicción del granizo

Quizá el método más conocido de predicción es el de Farnbush y Miller. El éxito de su técnica apoya firmemente la teoría de que las fuertes ascendencias sostienen al pedrisco en crecimiento. Destacan la importancia de una capa seca encima de otra húmeda cálida cerca del suelo. Esto es necesario para disipar el calor latente de fusión merced a la evaporación de agua líquida en el aire seco ambiental. El gradiente térmico vertical de las parcelas saturadas es entonces más empinado que el adiabático húmedo. Desde luego la presencia de aire fresco encima de una capa húmeda también incrementa la inestabilidad potencial.

Un aspecto interesante del estudio de Farnbush y Miller es la relación entre la altitud del nivel de congelación del termómetro mojado y el tamaño del granizo. Cuando está por debajo de 1,5 km raramente se tiene granizo grande. La altitud óptima se encuentra hacia los 2,5 km. Si esta por encima de los 3,5 km el granizo que alcanza la superficie terrestre es pequeño.

Si bien el método de Farnbush y Miller para predecir tamaños es muy práctico, el desarrollo de su técnica fue considerablemente empírico. Recientemente los esfuerzos se han concentrado en la teoría de la formación del pedrisco por medio de gotas grandes, si la capa nubosa por debajo del nivel de congelación tiene bastante espesor y la concentración de gotículas es apreciable, las gotas grandes ascendentes pueden crecer hasta el tamaño precipitante y caer antes de congelarse.

Sin embargo, el tiempo que estas gotas permanecen por debajo del nivel de congelación o del nivel de formación del granizo puede también ser significativo. Cuando las grandes gotas permanecen en las zonas inferiores de la nube más allá de unos ocho minutos, crecen para alcanzar el tamaño precipitante, desprendiéndose antes de conseguir el nivel de formación de granizo. Si son elevadas hasta ese nivel, en uno tres o cinco minutos podrán desarrollarse granizos del tamaño aproximado que pueda sostener la corriente vertical.

El granizo grande tiene lugar cuando la distancia entre la base de la nube y el nivel de intersección con la isoterma de -10 °C por elevación es apreciable. Para relacionar el tamaño del granizo con el tiempo invertido por las gotas grandes en su crecimiento, la velocidad vertical media puede tomarse como promedio entre cero al nivel de convección libre, hasta un máximo al nivel de aquella intersección. Estos factores pueden también incorporarse en un gráfico.

El tamaño del pedrisco con radio aproximado de 1 cm es, más o menos, el mínimo para dañar la aeronave. Esto se toma como base para emitir pronósticos de granizada en tormentas intensas. La línea de los seis minutos en el gráfico es considerado como límite. Así, un sondeo de pronóstico puede indicar granizo de 1 cm, pero el movimiento vertical desde el nivel de intersección con los -10 °C por elevación (parcela), puede tardar más de seis minutos. En este caso se pronosticará improbabilidad de daños a la aeronave por granizo.

El problema, desde luego, se acentúa al introducirse movimientos verticales procedentes de efectos orográficos y de otros factores. Por ejemplo, la mayoría de tormentas que producen pedrisco de tamaño capaz de dañar a las aeronaves acompañan líneas de inestabilidad. Es necesario, pues, tener en cuenta la situación sinóptica general.

Combatir el granizo

Se han llevado a cabo muchos experimentos con la finalidad de prevenir el desarrollo del granizo. En algunos sitios se han disparado cohetes conteniendo productos químicos y explosivos, mientras que en otros se ha intentado la siembra de la nube con humos de partículas conteniendo yoduro de plata, producidos por generadores manipulados desde el suelo. Hasta ahora los resultados han sido bastante inconclusos.

Algunos estudios (Ludlam) consideran que los núcleos artificiales introducidos en la zona sudfundida de la nube deben tener una concentración de 10 por centímetro cúbico, aproximadamente, si se pretende que hagan el efecto de disminuir el suministro de agua en sudfusión. Se ha sugerido inseminar la nube idónea con núcleos higroscópicos gigantes por medio de cohetes que dispersen partículas de sal común en la base.

Es obvio, sin embargo, que hace falta un conocimiento más detallado acerca de la formación del granizo si se quiere efectivamente reducir el número y la intensidad de las granizadas.

EL Rayo

Toda aeronave, cargada o descargada, ocasiona una distorsión del campo eléctrico. Su presencia, en el seno de un cumulonimbus, puede iniciar un rayo que, de otro modo, no se habría producido. El mayor número de rayos sobre aeronaves en vuelo han tenido lugar a temperaturas comprendidas entre +3 °C y -5 °C, con un pronunciado máximo a 0 °C.

Los datos de distintas fuentes indican que un número sustancial de rayos sobre aeronaves son del tipo nube a nube. Lo cual no excluye la posibilidad de que les caiga alguno del tipo nube a tierra.

Hasta qué punto el rayo representa una amenaza para aeronaves en vuelo es un tema que ha motivado considerables controversias. En el pasado se le consideró menos peligroso que el granizo. Mientras que muchas aeronaves han encajado en rayos, se tienen pocas pruebas afirmativas del peligro serio en la aeronave metálica por la propia descarga. Los ocupantes se encuentran protegidos por los requisitos de apantallamiento, que impide la penetración de las descargas eléctricas en el interior.

Entre los efectos dañinos atribuibles al rayo citaremos la ceguera o deslumbramiento temporal de la tripulación y la interferencia con el funcionamiento de los equipos de radio. También se han dado averías en partes no apantalladas o sin conexión a masa. Asimismo, el rayo puede deteriorar los compases magnéticos.
Se tiene conocimiento de que ha existido fuego y explosiones por causa de los rayos. Experimentos de laboratorio demuestran que los vapores desprendidos de gasolinas superricas de aviación son relativamente seguros. Sin embargo, los vapores de combustible para reactores son inflamables; existe peligro en la operación de repuesto, ya que una descarga desde toda aeronave sin conexión a masa puede incendiar el combustible.

Las descargas estáticas o parásitos atmosféricos no quedan confinados al vuelo en tormenta, si bien aquéllos ocurren en este caso. Los ruidos parásitos de las estáticas ordinarias se deben a ondas radio generadas por rayos y tienen corta duración. Un tipo de interferencia más continuo se escucha durante el vuelo a través de precipitación sólida. La fricción entre la superficie de la aeronave y la precipitación o las partículas de nube, carga la aeronave a un potencial elevado. Esto acentúa al valor en el interior del cumulonimbus, donde existen fuertes campos eléctricos.

Cuando la electricidad estática acumulada en la aeronave se descarga al aire, se produce una perturbación del carácter ruidoso en el radiorreceptor. Esa interferencia se conoce como estática de precipitación. Si las descargas eléctricas son suficientemente grandes dan lugar a un efecto corona (fuego de San Telmo), particularmente desde los extremos de las alas, antenas, etc. Aunque esto no es peligroso, sí es responsable de la estática de precipitación. Un crecimiento rápido de la intensidad de interferencias estáticas y descargas en corona suele ser un aviso útil de la inminencia de un rayo.

La predicción de la frecuencia e intensidad de rayos con vistas a la operación aeronáutica en tormentas específicas resulta difícil. Loa rayos, sin embargo, pueden servir para detectar la presencia de tormentas por localización de fuentes de esos parásitos atmosféricos.

Las descargas procedentes de rayos se conocen como atmosféricos o sfercis. Parte de la energía emitida toma la forma de ondas radio de baja frecuencia; tienden a seguir la curvatura de la tierra, con muy poca disminución de intensidad, pudiendo detectarse desde miles de kilómetros.

Existen dispositivos adecuados para localizar las descargas eléctricas y, con ello, las tormentas. Entre varias estaciones convenientemente separadas, conectadas por teléfono o radio, se obtienen simultáneamente las direcciones de una descarga por rayo; su localización queda determinada por métodos de triangulación.