mercoledì 3 marzo 2010

Contrail Spotting - Febbraio 2010

Ultima revisione dell'autore: 11 aprile 2010.

Il mese di febbraio 2010, dopo un gennaio da dimenticare, ha offerto delle buone giornate per l'osservazione di scie di condensazione a Milano. Nel post odierno riporto alcune foto significative ed una breve analisi dei dati atmosferici del 13, 20, 21 e 27 febbraio. Viene in particolare trattato l'argomento della discrepanza tra dati atmosferici e tipologia di scia osservata, testando il nuovo software, non ancora rilasciato, per la correzione dei dati di umidità relativa a firma MarcoVI & MarkoGTS.

Sabato 13 febbraio. La giornata è stata caratterizzata dal passaggio di aerei con scia di tipo non persistente con durata di pochi secondi.

Gazpromavia Boeing 737-700 RA-73004
Boeing 737-700 Gazpromavia RA-73004

Transaero Aerlines Boeing B767-200
Transaero Boeing 767 with contrailsTransaero Boeing 767 with contrails

Red Wings Tu-204RA 64050
Red Wings Tu-204 RA 64050

Air France Airbus A321 F-GTAV
Air France Airbus A321 F-GTAV

L'analisi* dei dati atmosferici della giornata (Diagramma di Appleman, Grafico umidità relativa/temperatura) indica che il 13 febbraio erano presenti le condizioni per la formazione di scie di tipo non persistente, confermando quanto osservato. Interessante notare che già a 7941 m, quindi al di sotto dei fatidici 8000 m, erano presenti le condizioni per la formazione di scie**.

Sabato 20 febbraio. La giornata è stata caratterizzata dalla quasi totale assenza di scie. Ho visto solo due aerei con scia fotografandone uno. Interessanti invece le iridescenze nelle nuvole che permettono di ottenere foto molto particolari.

Iridescenze
IridescencesIridescences

Brussels Airlines BAE Systems Avro 146-RJ85. Nella foto anche un A321 di passaggio.
IncontriBrussels Airlines BAE Systems Avro 146-RJ85

L'analisi dei dati atmosferici della giornata (Diagramma di Appleman, Grafico umidità relativa/temperatura) indica che erano presenti le condizioni per la formazione di scie dagli 8500 ai 8900 metri circa. L'umidità relativa era alta, a livello della saturazione su ghiaccio considerando un errore del 10%.

Domenica 21 febbraio 2010. La giornata è stata finalmente caratterizzata dalla presenza di scie di tipo persistente. Ho osservato passaggi di aerei con scia in transito sulla città ed anche di aerei a bassa quota in direzione Malpensa. Per questa giornata lascio al lettore il divertente compito di identificare gli aerei che appaiono nelle fotografie :P

Aerei a bassa quota (direzione Malpensa)
Emirates Boeing 777-36N/ER A6-EBN
Korean Air Cargo Boeing 747-4B5F/SCD HL-7462
Korean Air Cargo Boeing 747-4B5F/SCD HL-7462

Aerei con scia in transito su Milano
IMG_1682d
IMG_0475
IMG_1791sd
IMG_1591u

Scie persistenti osservate nella giornata.
IMG_1841h
Persistent contrail
IMG_1896

L'analisi dei dati atmosferici della giornata (Diagramma di Appleman, Grafico umidità relativa/temperatura), caratterizzata da temperature molto basse con punte di -63°C, mostra che il 21 febbraio erano pienamente presenti le condizioni per la formazione di scie di condensazione. Le scie osservate erano di tipo persistente e questo vuol dire, come ormai tutti sappiamo, presenza in quota di aria sovrasatura rispetto al ghiaccio. Tuttavia, se osserviamo i dati di umidità relativa registrati dalla sonda vediamo che non si raggiungeva la saturazione, neanche con un errore del 10%.
Si tratta di un'incongruenza già osservata in passato sulla quale mi ero ripromesso di tornare. E' noto che le sonde soffrono di un errore e la letteratura sull'accuratezza delle sonde è vasta. MarcoVi e MarkoGTS (ai quali vanno i miei complimenti per l'ottimo lavoro svolto) hanno da poco sviluppato un utilissimo programma che permette di correggere i valori di umidità relativa della sonda Vaisala RS92 (usata a Milano) in base al lavoro di Larry M. Miloshevich e coll. (1) conoscendo l'elevazione del sole all'ora del radiosondaggio. Ho pensato quindi di testare tale software.

Sottolineo che i risultati qui presentati sono semplicemente un test del software e un primo tentativo di risolvere il problema dell'incongruenza tra dato osservato/dato previsto. Ricordo anche che sarebbe auspicabile che il programma e il metodo di calcolo venisse verificato da un esperto del campo, magari dallo stesso Miloshevich. Ricordo infine che la correzione di Miloshevich non andrebbe applicata per radiosondaggi effettuati in giornate nuvolose (1). Teniamo dunque ciò in conto durante le prossime analisi e prendiamo quindi tutti i risultati con cautela.

Utilizzando il software ho verificato cosa cambia ai valori di umidità relativa del 21 se applichiamo la correzione.

Grafico umidità relativa/temperatura corretto.

Dal grafico notiamo che i valori corretti di umidità relativa eccedono in alcuni punti la saturazione su ghiaccio. In base ai dati corretti possiamo dunque prevedere la formazione di scie persistenti e potremmo dunque superare l'incongruenza.
E' interessante notare che anche se applichiamo la correzione Miloshevich di ai dati di sabato 20, otteniamo valori di sovrasaturazione. Stupisce in questo caso il non aver osservato aerei con scie persistenti nella giornata (a parte una nuvola isolata simile ad una scia). Ci troveremmo cioè di fronte a un'altra possibile incongruenza: assenza (o limitata presenza) di scie persistenti con umidità sopra saturazione! Tentativamente, una prima possibile spiegazione per questa incongruenza potrebbe essere che la persistenza quel giorno era confinata a quote "basse" non molto trafficate, ma la questione è ovviamente tutta da discutere.

Sabato 27 febbraio. La giornata è stata caratterizzata sin dalla mattina dalla presenza di cirri diffusi. A metà mattina sono apparse scie di tipo persistente e nel pomeriggio il cielo è stato coperto da un cirrostrato. Sono stati visibili fenomeni di iridescenza.

CSA Czech Airlines A320
Contrail
Contrail
CSA Czech Airlines

Scie persistenti. Sono chiaramente visibili la scia primaria (caratterizzata da anelli e vortici) e la scia secondaria, indice di aria sovrasatura
Contrail close up
Contrail close up

Fenomeni di iridescenza: sundog e alone (notare nella foto con alone la scia persistente con ombra).
Sun dog
Contrail, shadow and halo

L'analisi dei dati atmosferici della giornata (Diagramma di Appleman,Grafico umidità relativa/temperatura) mostra che sabato 27 erano presenti le condizioni per la formazione di scie ma, di nuovo, l'umidità registrata non era sopra saturazione.
Utilizzando la correzione di Miloshevich, osserviamo nuovamente la presenza di aria sovrasatura.

Grafico umidità relativa/temperatura corretto.

In conclusione, il mese di febbraio ha offerto interessanti spunti di riflessione sulle scie di aereo. Il programma di MarcoVi e MarkoGTS, in particolare, potrebbe essere estremamente utile per dare una risposta alle incongruenze che si osservano talvolta tra dato registrato e dato osservato.

Note
*Per affrontare l'analisi dei dati atmosferici sono necessarie alcune considerazioni.
L'argomento è molto complesso e una sua trattazione esaustiva esula dagli scopi di questo blog. Quello che mi prefiggo di fare è mostrare una semplice metodologia, a chi ne fosse interessato, per verificare da terra, pur con grossi limiti, la teoria scientifica di formazione delle contrails.
Per quanto riguarda le radiosonde sarebbe necessario ricordare che: i) le sonde possono misurare i parametri in punti distanti dal punto di lancio; ii) le sonde misurano i valori in una decina di punti nello spazio nella tipica quota di volo ma nulla ci dicono di tutto il resto dello spazio; iii) i dati della sonda andrebbero confrontati con le scie osservate nel momento in cui la sonda è in quota (la sonda raggiunge i 10mila metri intorno alle 12:30) poichè le condizioni atmosferiche possono variare rapidamente.
E' quindi necessario prendere l'analisi dei dati atmosferici con la giusta cautela. E' ovvio che il modo giusto per verificare la teoria scientifica sarebbe quello del flying test (misurare cioè i parametri atmosferici dove l'aereo sta volando) ma al momento non lo possiamo fare.
**Dato verificato con il programma Contrail Forecasting di MarcoVi (differenza tra T critica e T ambientale di 1,45°C). Il programma, basato sul lavoro di Schrader aggiornato ai motori ad alto bypass, permette di calcolare con precisione la temperatura critica di formazione delle contrails).

Referenza
(1) Miloshevich, L. M., H. Vömel, D. N. Whiteman, and T. Leblanc (2009), Accuracy assessment and correction of Vaisala RS92 radiosonde water vapor measurements, J. Geophys. Res., 114, D11305, doi:10.1029/2008JD011565.

Nota sul copyright.
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6 commenti:

markogts ha detto...

Secondo me, il problema di eventuali incongruenze va affrontato mantenendo "allo stesso livello" eventuali errori. Mi spiego meglio. Se comincio ad avere dati sull'umidità con precisione del 1%, allora devo avere la stessa precisione su tutti gli altri dati: quota dell'aereo, posizione relativa aereo-radiosonda, ora del sondaggio. Devo cioé fare in modo che l'influenza di questi parametri non modifichi in maniera drastica la mia lettura dell'umidità, magari precisissima, ma che si riferisce ad un altro "pezzo" di atmosfera.

Poi io, che sono molto più grezzo di te, mi accontento di sapere che le misure di umidità relativa a quelle temperature sono SEMPRE sottostimanti e quindi un'eventuale scia persistente non deve stupire.

PS ovviamente non dimentichiamoci del problema del ritardo del sensore di umidità, che introduce anch'esso un errore molto difficile se non impossibile da quantificare in assenza dei dati grezzi della sonda.

PPS già mi ti vedo che prendi una radiosonda, la vincoli con una lenza e la tieni ferma 24 ore al giorno a FL350...

Leoniero ha detto...

Bellissime foto e testi.
Complimenti.

cieliazzurri ha detto...

Ciao Marko! Credo che la persona dubbiosa abbia ora a disposizione una metodica completa di analisi per la verifica da terra della natura delle scie che vede in cielo: analisi dei dati atmosferici mediante il vostro nuovo software, osservazione e identificazione degli aeromobili che rilasciano scie mediante telescopio o teleobiettivo, stima della quota di volo dall'analisi di una fotografia. Se la persona verifica che un aereo "sospetto" in realtà è un normale B737 di una normale compagnia aerea che vola a 10mila metri in una giornata con le condizioni per la formazione di scie, forse si porrebbe altri dubbi..
Ovviamente sta poi a ciascuno decidere se impegnarsi nell'analisi o meno.

cieliazzurri ha detto...

Ciao Leoniero, grazie! :)

maryen302 ha detto...

Le foto sono bellissime.Come sempre.
Complimenti!
Un caro saluto:)

cieliazzurri ha detto...

Ciao Maryen, grazie! :)