Le scie di marzo

Il mese di marzo ha regalato dei bellissimi cieli a Milano. Per chi come me è appassionato di fotografia di aerei e scie questi sono stati giorni davvero speciali (mentre per chi crede che degli aerei irrorino le nostre città con scie malvagie immagino che siano stati giorni di paura).

Ho scattato molte foto in questo mese e il repertorio che mi si è presentato quasi quotidianamente è stato dei migliori: iridescenze nelle nuvole, aerei che iniziavano o smettevano di rilasciare scie, scie centrali, iridescenti, persistenti, non persistenti, espanse, insomma, di tutto e di più.
Comunque, oltre che regalare spettacolari soggetti da fotografare queste giornate hanno fornito anche degli interessanti elementi di analisi, utili per chi vuole capire cosa governa la formazione delle scie che vediamo in cielo.

Molto interessante è stato assistere a giornate drammaticamente diverse tra di loro per quel che riguarda la presenza di scie. In particolare mi hanno colpito le giornate dell'8, del 9 e dell'11 marzo. Nel post odierno presento una breve analisi di tali giornate.

Ricordo che le mie analisi si basano sulla teoria scientifica di formazione delle scie di condensazione [1, 2, 3]. L'articolo è un po' tecnico ma davvero non si può fare altrimenti.

Letture propedeutiche al post odierno sono i due articoli precedentemente pubblicati sul blog che riguardano la formazione e la persistenza delle scie.

Ricordo anche che, come ormai i lettori sapranno, su internet gira una teoria alternativa della formazione delle scie di condensazione, antitetica alla teoria testé citata. Al lettore deve essere quindi ben chiaro quali sono i presupposti di base della discussione del post odierno.

Le fotografie

Ho ribattezzato la giornata dell'8 marzo "la festa della scia" poiché si è trattato di una giornata incredibile di scie. Forse la più bella da quando osservo le scie.
Dalla mattina al tramonto ho osservato continui passaggi di aerei con scie di tutti tipi. La giornata è stata in particolare caratterizzata da 3 fasi. Una prima fase (mattina) con tante bianche scie in un cielo immacolato, una seconda fase (intorno alle 11-13) con cirrostrato e tante scie, e una terza fase (pomeriggio) ancora con bianche scie in un cielo immacolato.

8 Marzo 2009. Cirrostrato con alone e scie. Ore 11:00 circa.

Ore 12:21. Cirri e numerose scie persistenti ed espanse. Le scie si susseguono con alta frequenza.

Il giorno seguente, lunedì 9 marzo, è stata invece una giornata caratterizzata dalla assenza di scie. Non ne ho viste.

Dopo la pausa del 10 marzo (cielo coperto) l'11 marzo è stata un'altra giornata interessante, caratterizzata dalla presenza di bianche scie in un cielo azzurro immacolato, anche se ben diversa da quella dell'8 marzo. I passaggi visibili di aerei con scia erano infatti molto meno frequenti rispetto all'8 marzo.

Fotografie del primo pomeriggio dell'11 marzo. Il cielo è azzurro e pulito.

Ogni tanto si vedono passare aerei con scie di breve persistenza ed ogni tanto si vede persistenza . Ma le scie sono poche, molto meno rispetto all'8 marzo.

Verso il tramonto si nota ancora persistenza ed espansione.

Analisi dei dati atmosferici

Come mai domenica 8 marzo abbiamo visto un inferno (o un paradiso ;) di scie mentre lunedì 9 marzo non abbiamo visto niente?

Chi ritiene che esistano le scie chimiche è probabile che abbia pensato ad un attacco chimico su Milano. Ed è anche comprensibile visto lo spettacolo a cui abbiamo assistito. Forse un anno fa anche io avrei reagito così.

Oggi invece non mi impressiono più. E non mi sono affatto impressionato né della giornata dell'8, né della totale assenza di scie del 9. So bene che queste differenze possono essere spiegate da semplici differenze di temperatura e umidità.

Per capire come mai ci sono state queste differenze proviamo quindi ad analizzare i dati atmosferici delle giornate in questione, anche se consapevoli che la verifica da terra della teoria scientifica di formazione delle contrails è cosa ardua.

8 Marzo.

Diagramma di Appleman (pallini rossi = T atm., pallini blu = RELH) relativo alle misurazioni delle 12Z. (Fig. 1) Abbiamo le condizioni, nette, per la formazione delle scie (consiglio di ingrandire l'immagine, la zona nel riquadro verde è quella dove sussistono le condizioni per la formazione delle scie). Temperature molto basse, anche più basse di 10 gradi rispetto alle temperature critiche, umidità abbastanza alta. Umidità molto alta tra gli 8000 e i 9000 metri, quote alle quali non era tuttavia prevista la formazione di scie.

Figura 1

9 marzo (ricordo, niente scie). Condizioni atmosferiche completamente diverse. Umidità bassa, condizioni per la formazione di scie ma al limite, con temperature di poco inferiori a quelle critiche (Fig. 2). Notate come la linea nera che uniscie i pallini rossi delle temperature abbia un andamento completamente diverso da quella della figura 1 e come i valori di umidità siano nettamente più bassi rispetto a quelli indicati in figura 1.

Figura 2

11 marzo. Condizioni per la formazione nette, temperature alte, umidità abbastanza alta (Fig. 3). Profili di T e RELH apparentemente simili all'8 marzo.

Figura 3

Vediamo infine se l'umidità nelle giornate dell'8 e dell'11 marzo eccedeva la saturazione su ghiaccio, necessaria per avere persistenza ed espansione (Fig. 4). I dati d'umidità relativa sono comprensivi di un errore del 10%, per compensare la possibile sottostima della sonda. In entrambe le giornate potremmo avere le condizioni per la persistenza.

Figura 4

Discussione dei dati

Bene. Cosa ci dicono questi dati?

1) Per prima cosa i dati ci indicano che le condizioni atmosferiche dell'8 marzo (inferno di scie) e del 9 marzo (no scie) erano molto diverse! L'enorme differenza osservata in cielo nelle due giornate si riscontra anche nei due grafici di Appleman. Quindi non aver visto scie il 9 marzo e aver visto l'inferno di scie l'8 si può spiegare in base ai dati atmosferici.
2) Un altro dato forse più interessante e curioso è invece il seguente. I dati atmosferici dell'11 marzo sono abbastanza simili a quelli dell'8 marzo. Eppure la giornata dell'11 (scie intense ma rare) non è stata per nulla paragonabile a quella dell'8 (scie intense e molto frequenti).
Si può aggiungere anche che, pur nelle forti limitazioni dell'accuratezza dei dati di RELH, sembra quasi che la giornata dell'11 sia favorita per la persistenza rispetto a quella dell'8. Inoltre, le temperature sono più basse l'11 e questo favorisce di nuovo l'11 marzo rispetto all'8!

Quindi, a fronte di condizioni atmosferiche apparentemente simili, ma oserei dire più favorevoli per la formazione e persistenza di scie per l'11 marzo, ho visto molti più aerei con scia l'8 marzo!

E' davvero curioso. Come spieghiamo tutto ciò?

Posso provare a fare delle considerazioni.
i) La considerazione che ritengo più importante è che i dati delle sonde sono una sorta di "fotografia" di un istante di alcuni punti dell'atmosfera, ma non descrivono tutta l'atmosfera in tutto il giorno. Per cui non ci permettono di prevedere cosa succederà prima e dopo le misurazioni ed anche durante le misurazione ma in altri punti dello spazio. Per verificare perchè si forma una determinata scia dovremmo conoscere i valori esatti di p, T e RELH nel punto di formazione della scia medesima.

ii) La giornata dell'11 è stata caratterizzata da un forte vento rispetto a quella dell'8 (108 nodi max l'11 marzo a 10124 m, 72 nodi max a 11618 m l'8 marzo). Ciò potrebbe aver influito in qualche modo sulla formazione delle scie?
iii) Ci sarebbe anche una domanda da porre a chi si intende di traffico aereo: l'osservazione di numerosi aerei domenica 8 marzo potrebbe essere spiegata in base al fatto che di domenica transitano più aerei su Milano rispetto ai giorni lavorativi? Se cosi fosse potremmo spiegare la notevole differenza osservata a fronte dei dati atmosferici simili.

iv) Infine, potrebbe anche esistere una spiegazione che spiega le differenze osservate in base ai dati atmosferici, ma tale spiegazione mi sfugge.

A questo punto potremmo anche ipotizzare che i dati atmosferici delle sonde ci diano una indicazione di massima su quello che possiamo aspettarci (ad esempio discriminare tra una giornata di scie come l'8 marzo ed una giornata senza scie come il 9) ma non ci permettano di effettuare previsioni più fini e quindi di discriminare tra particolari condizioni atmosferiche come quelle dell'8 e dell'11 marzo, condizioni grossolanamente simili (in entrambi i giorni le sonde prevedono condizioni per la formazione e possibile persistenza) ma in qualche modo differenti (tante scie in un caso, poche nell'altro).

Conclusioni

Aver visto scie l'8 marzo e non averle viste il 9 si spiega con facilità in base ai dati atmosferici delle due giornate, ma non mi viene altrettanto facile spiegare in base ai dati delle sonde le differenze osservate coi miei occhi tra l'8 e l'11 di marzo.

In ogni caso, in base ai dati presentati in questo post, sulla base delle considerazioni di cui sopra (punto i) e fino a prova certa contraria io identifico le scie osservate l'8 e l'11 marzo come scie di condensazione. Si tratta al momento dell'identificazione più probabile.

Ciascuno poi, ovviamente, può trarre le conclusioni che ritiene più opportune. Qualcuno penserà che domenica 8 marzo siano transitati su Milano aerei cattivi, qualcuno penserà come me che non c'è stato niente di strano.

Il caso delle giornate dell'8 e dell'11 marzo appare comunque interessante e merita ulteriori approfondimenti.

Ringraziamenti

Ringrazio Marko per la discussione critica sull'argomento trattato nel post.

Referenze

[1] Schmidt, E. 1941: Die Entstehung von Eisnebel aus den Auspuffgasen von Flugmotoren. Schriften der Deutschen Akademie der Luftfahrtforschung, Verlag R. Oldenbourg, Muenchen und Berlin, Heft 44, p 1-15.
[2] Appleman, H. S. 1953: The Formation of Exhaust Condensation Trails by Jet Aircraft, Bulletin American Meteorological Society, 34, p 14-20.

[3] Schumann, U. 1996: On conditions for contrail formation from aircraft exhausts, Meteorol. Zeitschrift, 5, p 4-23.

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