Análise dos processos físicos na formação de contrails na região Sul do Brasil
DOI:
https://doi.org/10.5902/2179460X55316Palavras-chave:
Climatologia de contrails, Nuvens cirrus, Diagrama de ApplemanResumo
Contrails são nuvens em forma de trilhas de condensação formadas a partir de ar quente e partículas que saem dos motores dos aviões. Essas nuvens se formam a partir da mistura isobárica de massas de ar quente e úmida emitidas por aviões com ar ambiente frio. Sua formação pode alterar o céu através das nuvens cirrus e do balanço de radiação. Neste estudo, imagens fotográficas, dados de satélite e reanálise atmosférica e dados de radiossondas foram utilizados para avaliar a ocorrência desses eventos na região Sul do Brasil. Os resultados mostraram que foram observados vários casos de contrails na região, principalmente quando a camada superior por onde a aeronave trafegou apresentava-se mais fria e úmida. Inicialmente, vários casos foram selecionados a partir das observações e das imagens dos satélites Terra, Aqua e Suomi. Além disso, dados de radiossondagem de Curitiba, Florianópolis e Porto Alegre foram aplicados ao diagrama termodinâmico de Appleman para estudar os processos físicos envolvidos. Os resultados mostraram que temperaturas abaixo de -50 oC e ar mais úmido no nível de cruzeiro dos aviões contribuem para a formação de contrails e contrails-cirrus mais persistentes. Portanto, o monitoramento das condições ambientais pode melhorar a previsão da formação destes contrails e também permitem entender melhor os impactos no balanço de radiação e no clima.
Downloads
Referências
APPLEMAN H. The formation of exhaust condensation trails by jet aircraft. Bull. Amer. Meteor. Soc. 1953; 34, 14–20.
ATLAS D, WANG Z, DUDA DP. Contrails to cirrus—Morphology, microphysics, and radiative properties. J. Appl. Meteor. Climatol., 2006; 45: 5–19.
BAUMGARDNER D; GANDRUD BE. A comparison of the microphysical and optical properties of particles in an aircraft contrail and mountain wave cloud. Geophys. Res. Lett., 1998; 25: 1129–1132.
BEDKA ST, MINNIS P, DUDA DP, CHEE TL, PALIKONDA R. Properties of linear contrails in the Northern Hemisphere derived from 2006 Aqua MODIS observations. Geophys. Res. Lett. 2013; 40, 772–777, DOI: 10.1029/2012GL054363.
BOCK L, BURKHARDT U. Contrail cirrus radiative forcing for future air traffic. Atmos. Chem. Phys; 2019: 19: 8163–8174, https://doi.org/10.5194/acp-19-8163-2019.
BOUCHER O, RANDALL D, ARTAXO P, BRETHERTON C, FEINGOLD G, FORSTER P, et al. Clouds and aerosols. In Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. T.F. Stocker, D. Qin, G.-K. Plattner, M. Tignor, S.K. Allen, J. Doschung, A. Nauels, Y. Xia, V. Bex, and P.M. Midgley, Eds. Cambridge University Press, pp. 571-657, DOI:
1017/CBO9781107415324.016.
BURKHARDT U, KÄRCHER B. Global radiative forcing from contrail cirrus. Nature Climate Change. 2011; 1: 54-50.
GAO et al. Evidence that nitric acid increases relative humidity in low-temperature cirrus clouds. Science. 2004; 303: 516–520.
GAYET JG, Febvre G, Larsen H. The reliability of the PMS FSSP in the presence of small ice crystals. J. Atmos. Oceanic Technol. 1996; 13: 1300–1310.
GETTELMAN A., CHEN C. The climate impact of aviation aerosols. Geophysical Research Letters. 2013; 40: 2785-2789.
GOODMAN et al. Shape and size of contrail particles. Geophys. Res. Lett., 1998; 25: 1327–1330.
HAYWOOD JM, et al. A case study of the radiative forcing of persistent contrails evolving into contrail- induced cirrus. J. Geophys. Res., 2009; 114, D24201, DOI: 10.1029/ 2009JD012650.
HEYMSFIELD A, LAWSON RP, SACHSE GW, 1998: Growth of ice crystals in a precipitating contrail. Geophys. Res. Lett., 1998; 25: 1335–1338.
HEYMSFIELD A, DARREL BAUMGARDNER, PAUL DEMOTT, PIERS FORSTER, KLAUS GIERENS, BERND KÄRCHER. Contrail Microphysics, Bull. Amer. Meteor. Soc. 2009; 4: 465-472
IPCC, Aviation and the Global Atmosphere. Special Report of IPCC Working Groups I and III, Cambridge University Press, Cambridge, UK, 373 pp; 1999.
IRVINE EA, HOSKINS BJ, SHINE KP. The dependence of contrail formation on the weather pattern and altitude in the North Atlantic. Geophys. Res. Lett. 2012; 39: 1–5, DOI: 10.1029/2012GL051909.
IWABUCHI H, YANG P, LIOU KN, MINNIS P. Physical and optical properties of persistent contrails: Climatology and interpretation, J. Geophys. Res., 2012, 117: D6215.
KANAMITSU M. et al., NCEP-DOE AMIP-II Reanalysis (R-2). Bull Amer Meteor Soc, 2002; 11: 1631-164.
KÄRCHER B, YU F. Role of aircraft soot emissions in contrail formation. Geophys. Res. Lett. 2009; 36: 1–5, DOI: 10.1029/2008GL036649.
KÄRCHER B, BURKHARDT U, BIER A, BOCK L, FORD IJ. The microphysical pathway to contrail formation. J. Geophys. Res. 2015; 120: 7893–7927, DOI: 10.1002/2015JD023491.
KNOLLENBERG RG. Measurements of the growth of the ice budget in a persisting contrail. J. Atmos. Sci., 1972: 29: 1367–1374.
KÜBBELER, M., et al.,. Thin and subvisible cirrus and contrails in a subsaturated environment. Atmospheric Chemistry and Physics, 2011; 11(12), 5853–5865.
LASTOVICKA J, AKMAEV RA, BEIG G, BREMER J, EMMERT JT. Global Change in the Upper Atmosphere. Science 2006; 314: (5803): 1253-1254.
LAWSON RP, Heymsfield AJ, Aulenbach SM, Jensen TL. Shapes, sizes, and light scattering properties of ice crystals in cirrus and a persistent contrail during SUCCESS. Geophys. Res. Lett., 1998; 25: 1331–1334.
LEE DS, FAHEY DW, FORSTER PM, NEWTON PJ, WIT RCN, LIM LL, OWEN B, SAUSEN R. Aviation and global climate change in the 21st century. Atmos. Environ. 2009; 43: 3520–3537, DOI: 10.1016/j.atmosenv.2009.04.024.
LEWELLEN, DC. Persistent Contrails and Contrail Cirrus. Part II: Full Lifetime Behavior. J Atmos Sci. 2014; 71: 4420-4438.
MEERKÖTTER, R. et al.. Radiative forcing by contrails. Annales Geophysicae, 1999; 17 (8), 1080–1094.
MINNIS, P., AYERS, J. K., PALIKONDA, R., & PHAN, D.. Contrails, cirrus trends, and climate. Journal of Climate, 2004; 17 (8), 1671–1685.
PAOLI R, SHARIFF K. Contrail Modeling and Simulation. Annu. Rev. Fluid Mech., 2016;48:393–427, DOI: 10.1146/annurev-fluid-010814-
PAOLI R, THOURON O, ESCOBAR J, PICOT J, CARIOLLE D. High- resolution large-eddy simulations of stably stratified flows: Application to subkilometer-scale turbulence in the upper troposphere–lower stratosphere. Atmos. Chem. Phys., 2014; 14: 5037–5055.
POELLOT MR, ARNOTT WP, HALLETT J. In-situ observations of contrail microphysics and implications for their radiative impact. J. Geophys. Res., 1999; 104: 12077–12084.
RAP A, FORSTER P, JONES A, BOUCHER O, HAYWOOD J, BELLOUIN N, DE LEON R, 2010: Parameterization of contrails in the UK Met Office Climate Model. J. Geophys. Res., 115, D10205.
SANTER BD, et al. Human and natural influences on the changing thermal structure of the atmosphere. PNAS, 2013; 110 (43) 17235-17240.
SCHRÖDER F et al. On the transition of contrails into cirrus clouds. J. Atmos. Sci., 2000; 57: 464–480.
SCHUMANN U. Contrail cirrus. Cirrus, D. K. Lynch et al., Eds., Oxford University Press, 231–255, 2002.
SCHUMANN U. Formation, properties and climatic effects of contrails. Comptes Rendus Phys. 2005; 6: 549–565, DOI: 10.1016/j.crhy.2005.05.002.
SCHUMANN U et al. In situ observations of particles in jet aircraft exhausts and contrails for different sulfur-containing fuels. J. Geophys. Res. 1996; 101: 6853–6869.
SCHUMANN U, HEYMSFIELD AJ. On the Life Cycle of Individual Contrails and Contrail Cirrus. Meteorol. Monogr. 2017; 58: 3.1-3.24, DOI: 10.1175/AMSMONOGRAPHS-D-16-0005.1.
SCHUMANN U, P. JEßBERGER, C. VOIGT. Contrail ice particles in aircraft wakes and their climatic importance. Geophys. Res. Lett. 2013; 40: 2867–2872, DOI: 10.1002/grl.50539.
STORDAL F et al. Is there a trend in cirrus cloud cover due to aircraft traffic? Atmos. Chem. Phys. 2005; 5: 2155-2162.
STUBER N, FORSTER P. The impact of diurnal variations of air traffic on contrail radiative forcing. Atmos. Chem. Phys.; 2007; 7: 3153–3162.
TRAVIS D, CARLETON A, LAURITSEN R. Contrails reduce daily temperature range. Nature; 2002; 418: 601. https://doi.org/10.1038/418601a.
UNTERSTRASSER S, GIERENS K. Numerical simulations of contrail-to-cirrus transition—Part 2: Impact of initial ice crystal number, radiation, stratification, secondary nucleation and layer depth. Atmos. Chem. Phys., 2010; 10: 2037–2051, DOI: 10.5194/acp-10-2037-2010.
Downloads
Publicado
Como Citar
Edição
Seção
Licença
Para acessar a DECLARAÇÃO DE ORIGINALIDADE E EXCLUSIVIDADE E CESSÃO DE DIREITOS AUTORAIS clique aqui.
Diretrizes Éticas para Publicação de Revistas
A revista Ciência e Natura está empenhada em garantir a ética na publicação e na qualidade dos artigos.
A conformidade com padrões de comportamento ético é, portanto, esperada de todas as partes envolvidas: Autores, Editores e Revisores.
Em particular,
Autores: Os Autores devem apresentar uma discussão objetiva sobre a importância do trabalho de pesquisa, bem como detalhes e referências suficientes para permitir que outros reproduzam as experiências. Declarações fraudulentas ou intencionalmente incorretas constituem comportamento antiético e são inaceitáveis. Artigos de Revisão também devem ser objetivos, abrangentes e relatos precisos do estado da arte. Os Autores devem assegurar que seu trabalho é uma obra totalmente original, e se o trabalho e / ou palavras de outros têm sido utilizadas, isso tem sido devidamente reconhecido. O plágio em todas as suas formas constitui um comportamento publicitário não ético e é inaceitável. Submeter o mesmo manuscrito a mais de um jornal simultaneamente constitui um comportamento publicitário não ético e é inaceitável. Os Autores não devem submeter artigos que descrevam essencialmente a mesma pesquisa a mais de uma revista. O Autor correspondente deve garantir que haja um consenso total de todos os Co-autores na aprovação da versão final do artigo e sua submissão para publicação.
Editores: Os Editores devem avaliar manuscritos exclusivamente com base no seu mérito acadêmico. Um Editor não deve usar informações não publicadas na própria pesquisa do Editor sem o consentimento expresso por escrito do Autor. Os Editores devem tomar medidas de resposta razoável quando tiverem sido apresentadas queixas éticas relativas a um manuscrito submetido ou publicado.
Revisores: Todos os manuscritos recebidos para revisão devem ser tratados como documentos confidenciais. As informações ou ideias privilegiadas obtidas através da análise por pares devem ser mantidas confidenciais e não utilizadas para vantagens pessoais. As revisões devem ser conduzidas objetivamente e as observações devem ser formuladas claramente com argumentos de apoio, de modo que os Autores possam usá-los para melhorar o artigo. Qualquer Revisor selecionado que se sinta desqualificado para rever a pesquisa relatada em um manuscrito ou sabe que sua rápida revisão será impossível deve notificar o Editor e desculpar-se do processo de revisão. Os Revisores não devem considerar manuscritos nos quais tenham conflitos de interesse resultantes de relacionamentos ou conexões competitivas, colaborativas ou outras conexões com qualquer dos autores, empresas ou instituições conectadas aos documentos.