Cenizas volcánicas, esas importaciones islandesas

Por Arturo Quirantes, el 24 mayo, 2011. Categoría(s): Ciencia ✎ 1

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De nuevo asistimos a una erupción volcánica en Islandia, con consecuencias potencialmente peligrosas para la navegación aérea en Europa.  Esta vez, afortunadamente, el nombre del volcán se puede pronunciar: Grimsvötn.  Pero, aunque la nube de cenizas no parece tan extensa en esta ocasión, vuelve la inquietud.  ¿Habrá que cerrar el espacio aéreo europeo?  Por si las moscas, algunos barcelonistas ya se están replanteando su viaje a Wembley.

La solución al problema no es sencilla.  Parece que baste con echar un vistazo a las fotos por satélite, preguntar a los meteorólogos por dónde va a soplar el viento, y cuestión resuelta.  Eso ayuda, por supuesto, pero no nos da información sobre la densidad de la nube, su altura, composición o concentración.  Esto último resulta especialmente importante, ya que nos indicará si los aviones pueden volar con seguridad.

El principal problema debido a los aerosoles atmosféricos como polvo y cenizas, en lo relativo a un avión, está en los motores.  Si entran partículas extrañas, las altas temperaturas en el interior de los motores a reacción las funden; se adhieren en zonas donde no debe haber partículas, y pueden en casos extremos impedir el funcionamiento del motor.  Cuántas partículas, y de qué tipo, puede aceptar un motor de avión depende de muchos parámetros, como el tiempo de vuelo.  Hay otros problemas potenciales, como el bloqueo de los instrumentos sensores, fallos en los sistemas neumáticos o eléctricos, problemas de comunicación y falta de visibilidad.

Durante la crisis de 2010, prácticamente no había protocolos de actuación ante la presencia de ceniza volcánica, salvo la evidente: en caso de erupción, no volar.  La nube del volcán innombrable obligó a establecer límites más o menos arbitrarios.  Desde entonces, hemos avanzado.  Justamente el pasado mes de abril, la Organización Internacional de Aviación Civil (ICAO) llevó a cabo un gran ejercicio de prueba para simular una crisis debida al … volcán Grimsvötn.  ¡Qué puntería! Está claro que lo venían venir.

Desde diciembre de 2010, la ICAO establece tres zonas, en función de la concentración de cenizas:

Zona de concentración baja: inferior a 2 miligramos por metro cúbico de aire

Zona de concentración media: entre 2 y 4 miligramos/m3

Zona de concentración alta: superior a 4 miligramos/m3
En función del tipo de concentración, los Estados Miembros y las aerolíneas establecen los mecanismos de vuelo, y si es necesario se delimitan zonas de peligro.  En general, los aviones podrán volar siempre en zonas de concentración baja; cuando la concentración es media, las aerolíneas deberán garantizar que sus aviones están preparados para esa circunstancia. Con concentración alta, se decidirá según el casso, y no siempre los criterios de aerolíneas y controladores coinciden.  El 24 de mayo, Ryanair afirmó haber efectuado un vuelo de prueba en una región de supuesta alta concentración de cenizas, sin efectos aparentes para el avión, lo que según ellos prueba que los mapas de concentración usados por las autoridades escocesas estaban equivocadas.  A pesar de ello, la autoridad de aeronavegación irlandesa ha prohibido todos los vuelos desde o hacia Escocia.  Las demás aerolíneas han acatado esta decisión.

Pero ¿cómo se estima la concentración de partículas en el aire?  Podemos hacer una estimación de la masa de cenizas lanzadas a la atmósfera y aplicarles modelos climáticos. O bien optar por la acción directa y medir sobre el terreno.  En este último caso, hay dos procedimientos para efectuar medidas de concentración.  El primero es la observación desde el aire, por medio de aviones o globos sonda especialmente equipados para recoger muestras.  El problema es que no se pueden tener medios en el aire de forma continua, en todos los puntos de interés y en todo instante.  Y, por supuesto, en casos de alta concentración, los propios aviones de investigación sea arriesgan a problemas mecánicos.
Entra el segundo mecanismo de observación: estaciones terrestres. Hay redes de estaciones dispersas por todo el mundo que observan y miden la calidad del aire.  Uno de los instrumentos utilizados es este:

Se llama CIMEL, y a mis niños les recuerda un arma de defensa planetaria de Babylon 5.  En realidad, sí que es un cañón de rayos láser.  Emite impulsos láser a varias longitudes de onda, en pequeños “paquetes” que rebotan en las capas de la atmósfera.  Analizando las características de la luz dispersada, y aplicando algunas aproximaciones y una cantidad enorme de cálculos, podemos obtener de forma bastante aproximada el “perfil cimel”, es decir, una estimación de la concentración de partículas a diversas alturas.  Los datos están sujetos a diversos factores de error, y puesto que yo trabajo en este campo, les aseguro por experiencia personal que no es nada fácil ni directo obtener resultados.  Pero puede hacerse.

Por desgracia, las medidas terrestres tienen sus problemas. En primer lugar, no son ágiles en absoluto.  Calibrar los instrumentos de medida, garantizar su buen funcionamiento, y luego captar y tratar los datos, es un proceso que puede llevar meses.  Podría hacerse más rápido, pero habría que cambiar el “protocolo de actuación.”  Estas redes de observación no se pensaron como un sistema de alerta rápida y temprana.  No funcionan como un radar, donde el blip en una pantalla verde nos indica de inmediato la existencia del problema.  Hay demasiadas variables en juego: concentración total, tipo de partículas, forma, tamaño, composición … y eso para cada capa atmosférica.  Como anécdota, les diré que hace poco leí un artículo de un grupo de científicos alemanes, donde tras analizar datos cuidadosamente, llegaron a la conclusión de que Alemania no debió haber cerrado su espacio aéreo.  Por supuesto, a toro pasado es fácil dictaminar, así que no critiquemos demasiado a Angela Merkel (que tiene un doctorado en Física, por cierto).

En segundo lugar, sólo hay un puñado de estaciones terrestres por todo el mundo.  En número absoluto son muchas, pero si las esparcimos por la superficie terrestre, tocan a un montón de territorio por cada una. La red AERONET, en la que mi equipo colabora, solamente tiene dos estaciones en todo el Reino Unido que hayan proporcionado datos este año.  Las dos están en el sur del país, y ninguna pueden proporcionar datos bien calibrados y de calidad (lo que llamamos “Nivel 2”).  Y son las más cercanas a Islandia.   Ese es el motivo por el que se están invirtiendo grandes sumas de dinero en satélites que nos permitan hacer lo mismo en cualquier lugar del planeta.  Seguiremos teniendo el problema de procesar y analizar bien todos los datos que nos vengan, pero nos estamos preparando para ello.

Por ahora, sin embargo, los datos que tenemos permitirán hacer un seguimiento de la nube islandesa lo bastante bueno como para poder tomar decisiones.  Las últimas predicciones, en el momento de escribir estas líneas, indican zonas de alta concentración de cenizas sobre el Reino Unido, sur de Escandinavia, norte de Alemania, y en un curioso arco septentrional, zonas del de la zona asiática norte de Rusia. Nuestra colega amazing Almudena, de visita polar a las Svalbard, podrá hacer estupendas fotos que ya esperamos con ilusión.

En estos momentos, todo parece indicar que el problema no será tan severo como el del año pasado, pero todo puede cambiar de un día para otro. En cualquier caso, suerte a los culés, y espero que mi hipermadridista hermano no esté leyendo esto.



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Por Arturo Quirantes, publicado el 24 mayo, 2011
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