As contrails, abreviação de condensation trails ou rastros de condensação, são as faixas brancas visíveis atrás das aeronaves. Elas recebem classificação própria no atlas internacional de nuvens: cirrus homogenitus, categoria exclusiva para nuvens produzidas pelo ser humano. Embora pareçam inofensivas, essas formações atmosféricas contribuem significativamente para as mudanças climáticas, somando-se ao aquecimento causado pelo dióxido de carbono emitido pelos motores. O efeito de aquecimento predomina quando se considera a população global anual de contrails, apesar de incertezas sobre a quantidade exata de aquecimento provocado.
As contrails são compostas por cristais de gelo. Elas refletem a luz solar, reduzindo a energia que a superfície da Terra recebe, mas simultaneamente retêm radiação infravermelha emitida pelo planeta. Dependendo do equilíbrio entre esses efeitos opostos, contrails individuais podem aquecer ou resfriar ao longo de sua existência. Reduzir o número de contrails apresenta potencial real para diminuir o impacto climático dos voos.
Processo de formação e condições atmosféricas necessárias
As contrails se formam atrás das aeronaves a uma altitude de aproximadamente 10 a 11 quilômetros. Elas só emergem em regiões suficientemente frias e úmidas da atmosfera, onde o vapor d’água se condensa nas partículas de fuligem emitidas pelos motores das aeronaves, formando gotículas líquidas que congelam em cristais de gelo.
As características de uma contrail dependem inicialmente do tamanho, da forma e da posição dos motores da aeronave. Mas as condições atmosféricas determinam seu desenvolvimento final. Em uma atmosfera seca, as contrails duram apenas alguns minutos e cobrem uma área muito pequena, com impacto climático insignificante. Se a atmosfera permanecer fria e úmida o suficiente, muitas contrails se formam, crescem e se unem para criar campos de nuvens de gelo chamados contrail cirrus. Essas nuvens de contrail cirrus afetam o clima porque duram várias horas e podem cobrir grandes áreas, estendendo-se por países inteiros como já foi observado sobre o Reino Unido e a França.
Partículas de fuligem são necessárias para iniciar a formação de contrails, mas até motores que emitem pouquíssima fuligem ainda geram contrails. Outras partículas, frequentemente formadas na pluma do motor, assumem esse papel e levam à formação das faixas. Algumas combinações de combustível e tecnologia de motores podem, no futuro, oferecer uma forma de produzir menos contrails ou ao menos contrails com menor impacto climático.
Distribuição geográfica e intensidade climática
A distribuição de contrails não é uniforme globalmente. As regiões com maior concentração ficam sobre a Europa, o Atlântico Norte e o leste da América do Norte, onde o volume de tráfego aéreo é intenso. Elas são significativamente mais raras na Ásia. A concentração de voos nessas rotas principais intensifica o efeito das contrails sobre o clima local e regional.
Algumas nuvens de contrail cirrus podem exercer o mesmo impacto climático que dezenas, até centenas, de toneladas de dióxido de carbono. Dois efeitos tornam as contrails particularmente potentes. Embora inicialmente se formem a partir de poucas centenas de quilos de vapor d’água e dezenas de gramas de fuligem liberadas a cada minuto de voo, as contrails posteriormente ganham massa adicional a partir da umidade da atmosfera. Os cristais de gelo absorvem radiação infravermelha em praticamente todos os comprimentos de onda, enquanto o dióxido de carbono absorve apenas em faixas estreitas de comprimento de onda.
Diferenças de impacto entre contrails e emissões de carbono
As nuvens de contrail cirrus afetam fortemente o fluxo de energia que entra e sai da Terra por algumas horas. Isso contrasta com as mudanças comparativamente mais fracas causadas pelo dióxido de carbono, que duram séculos. O aquecimento provocado por um voo será inicialmente dominado pelas contrails. O dióxido de carbono passará a predominar apenas alguns anos após o voo.
Essa diferença temporal é significativa para compreender o impacto imediato da aviação. No curto prazo, as contrails representam uma ameaça climática maior do que as emissões de carbono acumuladas. No longo prazo, o carbono se torna o fator dominante.
Estratégias de roteamento para reduzir formação de contrails
Redirecionar aeronaves para evitar voar em regiões onde as contrails se formam pode desacelerar o aquecimento climático causado por um setor de aviação em crescimento. Otimizar trajetórias de voo com previsões meteorológicas para evitar regiões frias e úmidas da atmosfera onde as contrails se formam pode ser alcançável rapidamente, comparado com mudanças de combustível ou tecnologia de motores, que são processos lentos.
Ainda há muitas questões que os cientistas precisam compreender sobre como prever quais voos teriam seu impacto climático mais reduzido com esse tipo de planejamento. As previsões meteorológicas de umidade em altitude de voo precisam melhorar significativamente. Uma maneira de alcançar essa melhoria é ter medições mais precisas e frequentes da umidade.
Projetos de pesquisa como o Mist buscam desenvolver sensores de umidade capazes de detectar a formação de contrails:
- Sensor de umidade integrado em aeronaves comerciais
- Verificação de efetividade do sensor em voos reais
- Avaliação de como medições melhores de umidade afetam previsões climáticas
- Otimização de trajetórias baseada em dados de umidade atmosférica
- Quantificação do impacto climático real das contrails reduzidas
- Parcerias entre instituições de pesquisa, Honeywell Aerospace e Boeing
Muitos projetos adicionais de pesquisa buscam quantificar melhor o impacto climático das contrails e encontrar maneiras de produzir menos contrails que provoquem aquecimento. O objetivo final é integrar esses conhecimentos nos sistemas de planejamento de rotas das companhias aéreas.