Turbulențele avioanelor se agravează odată cu schimbările climatice: Studiul păsărilor ne-ar putea ajuta să înțelegem de ce se întâmplă asta și cum putem proiecta viitoarele avioane

Se întâmplă tot mai multe accidente în aer, ceea ce face tot mai urgentă necesitatea de a înțelege și de a prezice turbulențele. Cercetătorii propun să ne uităm la păsări ca să primim indicii despre cauzele acestora, arată un reportaj BBC. 

Când vă uitați în sus, cerul poate părea calm – chiar liniștit – dar aerul este mereu în mișcare. Fluid, el curge ca apa, cu vârtejuri și curenți, uneori lin și senin, alteori tumultuos și violent. Turbulențele sunt unul dintre cele mai imprevizibile fenomene meteorologice. Iar cercetările arată că turbulențele severe devin din ce în ce mai probabile pe măsură ce planeta se încălzește.

În cazul în care o aeronavă se lovește de o turbulență, ea poate provoca răniri sau chiar moartea, precum și deteriorarea structurii avioanelor. Marți, un zbor Singapore Airlines de la Londra s-a confruntat cu turbulențe severe: 31 de persoane au fost rănite, iar una a murit. Pasagerii de la bordul Boeing 777-300ER au declarat pentru BBC că avionul a început să se încline și ”să se agite”, înainte de a cădea brusc, iar „oamenii și obiectele au fost aruncate în toată cabina”.

Ar putea exista modalități mai bune de a prezice și de a face față turbulențelor? Unii cercetători cred că răspunsurile se află în lumea animală: mai precis, la păsări.

Păsările se confruntă adesea cu cerul agitat. Deși doar câteva specii ajung la înălțimea unui avion comercial de croazieră, studierea modului în care acestea reacționează la altitudini mai mici ar putea ajuta meteorologii să construiască modele mai bune pentru a prezice turbulențele, spune Emily Shepard, expert în zborul păsărilor și fluxul de aer la Universitatea Swansea din Țara Galilor. Și asta nu este tot ce am putea învăța de la prietenii noștri aviari: unele specii s-au adaptat pentru a face față „turbulențelor extreme”, spune ea. Analizând modul în care acestea le exploatează în avantajul lor, ar putea influența proiectarea aeronavelor, în special în mediile urbane, unde ar putea zbura aeronave mai mici și vehicule aeriene fără pilot (UAV).

Potrivit unui studiu din 2024, aeronavele se confruntă cu turbulențe moderate până la „severe sau mai mari” de 68.000 de ori pe an. Turbulențele sunt definite ca fiind „o mișcare neregulată a aerului” cauzată de vârtejuri și curenți verticali și sunt asociate cu fenomene meteorologice precum fronturi, forfecare a vântului și furtuni. Turbulențele pot provoca câteva denivelări inconfortabile – sau pot scăpa o aeronavă de sub control, inducând „rostogoliri, tangaj și clătinări haotice”.

Aeronavele moderne sunt echipate cu sisteme sofisticate de radare meteorologice pe care piloții le folosesc pentru a identifica și naviga în jurul zonelor de turbulență. „Putem prezice cu succes aproximativ 75% din turbulențe cu până la 18 ore înainte”, spune Paul Williams, cercetător în domeniul atmosferei la Universitatea din Reading.

Cu toate acestea, există mai multe tipuri de turbulențe – iar unele pot fi mai greu de identificat. Turbulențele severe care au lovit zborul Singapore Airlines sunt adesea cauzate de „turbulențe invizibile în aer liber”. Acestea pot apărea fără avertisment și reprezintă una dintre cele mai mari cauze ale accidentelor aviatice legate de condițiile meteorologice.

Turbulențele de aer clar apar la altitudini mari, unde avioanele navighează pe un cer albastru aparent calm. Nu poate fi văzută cu ochiul liber și nu poate fi detectată de senzorii de la bord. Nici măcar sateliții nu pot vedea acest tip de turbulențe, ci doar structura și forma curentului de jet, care pot indica prezența acestora. Deseori, piloții trebuie să se bazeze pe faptul că orice aeronavă care zboară pe aceeași traiectorie în fața lor trebuie să raporteze turbulențe în aer liber, astfel încât să își poată ajusta traiectoria.

Schimbările climatice fac ca turbulențele de aer clar să devină mai frecvente, spune Williams, care a studiat această creștere. „În termeni simpli, schimbările climatice măresc diferența de temperatură dintre masele de aer cald și rece care se ciocnesc pentru a forma curentul jet în atmosfera superioară”, spune el. „Acest efect face ca jet stream-ul să fie mai puțin stabil și permite apariția mai multor turbulențe”.

Meteorologii încearcă acum să dezvolte metode mai bune de prognoză a tuturor tipurilor de turbulențe, folosind modelarea computerizată. Cu toate acestea, o sursă de date care a rămas neexploatată până de curând sunt creaturile cu care împărțim cerul: păsările.

Studii anterioare au arătat că mișcările animalelor ne pot ajuta să determinăm puterea curenților termici ascendenți, direcția și viteza vântului.

Acum, cercetătorii de la Universitatea Swansea spun că experiența păsărilor în ceea ce privește vânturile ar putea ajuta la predicția turbulențelor. Păsările migrează adesea pe mii de kilometri, iar viteza, direcția și turbulențele vântului dictează traseul pe care îl parcurg și cantitatea de energie pe care trebuie să o cheltuiască. Iar atunci când ești în criză de rezerve la sfârșitul unei călătorii epice în jurul lumii, dacă prinzi vânturile nepotrivite poate însemna diferența dintre viață și moarte.

Deși majoritatea speciilor nu zboară alături de avioane comerciale de croazieră, unele ajung extrem de sus. Să luăm, de exemplu, ”păsările fregată”. Zborul lor este un „roller-coaster”, spune Shepard. Ele se bazează pe termale și pe vânt pentru a rămâne în aer luni întregi și pot zbura la altitudini extreme, până la 4 km/2,5 mile deasupra solului. Pentru a ajunge la această înălțime mare, ei prind adesea curenți ascendenți puternici în norii cumulus montani.

„Ei câștigă altitudine în aceste sisteme de nori foarte, foarte turbulenți”, spune Shepard.

„Ai parte de curenți ascendenți și descendenți monstruoși. Ei operează în medii incredibil de turbulente – și știm atât de puțin despre cum reușesc să mențină controlul zborului.”

Prin studierea modului în care aceste păsări răspund la turbulențe, Shepard și colegii săi de la Laboratorul pentru Mișcarea Animalelor de la Universitatea Swansea urmăresc să „vizualizeze invizibilul” și să cartografieze ceea ce face aerul.

„Oamenii echipează deja animalele cu etichete în multe medii diferite. Acestea prelevează efectiv probe în mediul înconjurător în permanență” – Emily Shepard

Uneori, acest lucru implică chiar și zborul alături de păsări. Din 2018 până în 2019, echipa lui Shepard a zburat cu un avion ultraușor alături de un stol de porumbei călători. Cu ajutorul unor înregistratoare de date GPS, de presiune barometrică și de accelerație atașate păsărilor – pe parcursul a 88 de zboruri – au măsurat nivelurile de turbulență în timpul călătoriilor pe care păsările le-au făcut pentru a se întoarce la porumbeii lor.

„Ești destul de expus acolo sus”, spune Shepard. „Ești expus la intemperii. Este o experiență foarte directă”. Echipa a zburat într-o varietate de condiții; dimineața devreme, când era puțină căldură la sol pentru a provoca curenți convectivi accidentați, mai târziu în timpul zilei, când termalele erau mai puternice, și în diferite perioade ale anului.

„Au existat mai multe ocazii în care pilotul a fost nevoit să aterizeze sau a decis că nu va mai zbura în acea dimineață, deoarece turbulențele erau foarte puternice și îi afectau capacitatea de a menține controlul zborului. Erau prea multe turbulențe pentru el”, spune Shepard.

„Dar porumbeii s-au întors la porumbar fără probleme. Așadar, porumbeii pot face față unor niveluri ridicate de turbulențe – mai mult decât un ultraușor. Este clar că au mecanisme de a face față acestor turbulențe”. Cercetarea de la Universitatea din Swansea sugerează posibilitatea de a folosi senzori purtați de păsări pentru a face lumină asupra turbulențelor aeriene, la fel ca senzorii purtați de foci folosiți pentru a măsura salinitatea și temperatura mării.

„Oamenii echipează deja animalele cu etichete pentru o mulțime de motive diferite și în o mulțime de medii diferite”, spune Shepard.”Ele prelevează efectiv probe în mediul înconjurător tot timpul”.Păsările ar putea acționa ca senzori meteorologici în mișcare, spune ea, colectând continuu date despre turbulențele pe care le întâlnesc de-a lungul traiectoriei lor de zbor.Acest lucru, adaugă ea, ar fi mai ieftin decât utilizarea senzorilor montați pe avioane, în plus, păsările pot zbura în condiții pe care avioanele nu le pot face.Într-un alt studiu din 2020, Shepard și colegii săi au urmărit zborul condorilor andini, cele mai grele păsări care zboară din lume.Ei au documentat când și cum indivizii au câștigat altitudine și au înregistrat fiecare bătaie a aripilor.

Datele au dezvăluit cele mai scăzute niveluri de zbor cu fâlfâit înregistrate pentru orice pasăre în libertate, condorii petrecând un incredibil 99% din timpul de zbor în modul de planare – fără a fâlfâi deloc. O pasăre a rămas în aer mai mult de cinci ore – parcurgând peste 170 km – fără a bate din aripi.Această cercetare oferă o perspectivă asupra modului în care păsările care zboară exploatează termalele, cunoștințe care ar putea fi utilizate în programarea vehiculelor zburătoare autonome.