Emissioni degli aerei, scie di condensazione e loro impatto

È passato più di un secolo da quando le scie di condensazione hanno cominciato a essere avvistate nei cieli. La prima osservazione documentata di una scia avvenne in Tirolo nel 1915. I gas di scarico di un velivolo dell'epoca diedero luogo – nelle parole dell'osservatore (Weickmann), pubblicate nel 1919 – alla “condensazione di un cumulo in forma lineare (…) che è stato visibile a lungo”.

Un paio di decenni dopo, gli aerei a reazione iniziarono a prendere il volo e dopo la seconda guerra mondiale iniziò a diffondersi l'uso dell'aviazione commerciale. Le scie di condensazione cominciarono a far parte dei paesaggi atmosferici. Prima di spiegare perché si formano le suddette scie (le loro cause fisiche), qual è la loro natura e quali sono le loro principali caratteristiche e impatti, andiamo alla prima causa che dà origine alla maggior parte di esse, gli aerosol emessi dai motori degli aerei.

Come per qualsiasi altro mezzo di trasporto alimentato da un motore a combustione in cui vengono bruciati idrocarburi, le emissioni del trasporto aereo sono inquinanti e contribuiscono anche al riscaldamento globale, a causa dell'emissione di potenti gas serra come vapore acqueo, CO₂ e ossidi di azoto (NO_x) .

Il cherosene è il carburante più utilizzato nell'aviazione. È un liquido infiammabile dalla distillazione frazionata del petrolio. Gli idrocarburi che lo compongono sono molecole ricche di atomi di carbonio. Quando il cherosene viene a contatto con l'aria e avviene la combustione all'interno di un motore aeronautico, si sprigiona una miscela di sostanze volatili (gas) e non volatili (particelle solide) ad altissima temperatura, alcune delle quali determinanti nella formazione della scia. Nella figura allegata compaiono tutti questi prodotti della combustione.

Scie di condensazione che si evolvono in nuvole di ghiaccio

Le scie che a volte gli aerei lasciano nel cielo sono costituite quasi interamente da ghiaccio: minuscoli cristalli di acqua ghiacciata che riflettono gran parte della luce solare che cade su di loro, da qui il loro candore.

Le microscopiche particelle di fuliggine e alcuni residui metallici provenienti dalla camera di combustione e dall'interno dell'ugello di ciascun motore, fungono da nuclei di congelamento e condensazione del vapore acqueo espulso, dando luogo a goccioline d'acqua superraffreddate ed embrioni di ghiaccio, che restano subito indietro rispetto al rapido aereo. La rapida crescita di questi piccoli elementi di ghiaccio si traduce in scie di condensazione.

Il tempo di permanenza di una scia di condensazione nell'atmosfera dipende fondamentalmente dalle condizioni di temperatura e umidità nell'area di volo. Lassù, l'aria è solitamente piuttosto secca, quindi la cosa più comune è che le scie di condensazione scompaiano rapidamente subito dopo il passaggio dell'aereo. In questo caso abbiamo tracce di breve durata.

Se il contenuto di umidità a livello atmosferico attraverso il quale scorre la scia è relativamente alto, allora la traccia nuvolosa persiste nel tempo, rimanendo come una lunga linea che si allarga appena. Quest'ultimo si verifica solo quando le condizioni dell'aria umida sono vicine a quelle della saturazione del vapore acqueo. Nelle zone dove corrono diverse rotte aeree, il risultato è un cielo pieno di strisce, simile a quello nella fotografia allegata.

Quelle scie persistenti che nel tempo si allargano finiscono per dare origine a nubi cirriformi (alte), dei generi Cirrus e Cirrostratus. Le scie di condensazione – o contrails, termine con cui sono conosciute a livello internazionale, che è l'acronimo delle parole inglesi condensation e trail (scia) – sono state incorporate nell'Atlante Internazionale delle Nubi del WMO nella sua edizione 2017, costituendo uno degli esempi più rappresentativi di nube della specie homogenitus.

Gli impatti dell'aviazione

Sia le scie di condensazione che i prodotti della combustione degli aerei hanno un'influenza misurabile sull'atmosfera, ma molto diversa da quella sollevata da alcune folli teorie del complotto, che si riferiscono alle scie di condensazione come scie chimiche (chemtrails) sostenendo che verremmo fumigati per scopi perversi.

In un altro colpo di scena, non mancano quelli che vedono massicce fumigazioni di ioduro d'argento nei grovigli di scie di condesazione, che starebbero causando l'attuale siccità.

La presenza di scie di condensazione rappresenta circa lo 0,1% della copertura nuvolosa globale, anche se la percentuale è maggiore se si tiene conto della successiva evoluzione di molte delle scie di condensazione, una volta generate dal passaggio di aerei.

Questi grovigli di scie di condensazione (già trasformati in cirri) contribuiscono a riscaldare la parte bassa dell'atmosfera. Agiscono come uno schermo che intrappola il calore (radiazione infrarossa) che fuoriesce dalla superficie terrestre, contribuendo a riscaldare l'aria al di sotto del livello in cui si formano.

Tenendo presente che, in media, il 30% della copertura nuvolosa sulla Terra è costituita da cirri, un aumento dei cirri contribuirebbe ad aumentare la temperatura superficiale globale. Se il traffico aereo aumenta, prevedibilmente le scie di condensazione lo faranno, rafforzando ulteriormente il riscaldamento globale.

Al momento, l'obiettivo principale che le compagnie aeree si sono prefissate è la riduzione delle emissioni di CO₂, poiché, come abbiamo evidenziato, quelle emesse dagli aerei contribuiscono all'effetto serra terrestre, rafforzandolo.

Circa il 3% delle emissioni di CO₂ di origine antropica è dovuto al trasporto aereo. Nonostante questa percentuale sia significativamente inferiore a quella dovuta alle emissioni del trasporto terrestre (parco mobile composto per la maggior parte da veicoli a combustione), da anni sono stati sviluppati nuovi carburanti a basse emissioni di carbonio, tra le altre misure di mitigazione del cambiamento climatico, come fonti alternative di energia per aereo.

Parallelamente ai progressi tecnologici, è sul tavolo anche la riduzione del numero dei voli, con un occhio di riguardo ai voli a corto raggio, data la loro elevata impronta di carbonio, oltre alle scie di condensazione.