Imagen tomada del video: «El Piloto que Desafió a la Tormenta – Vuelo 9046 de Cubana de Aviación» por Mauricio PC. https://www.youtube.com/watch?v=gTVyzy2HReI
Habiendo transcurrido toda mi vida laboral en el Centro Meteorológico de Camagüey, cuyas dependencias ocupan un rectángulo pequeño dentro de los predios del aeropuerto internacional Ignacio Agramonte y habiendo viajado muchísimos años de la casa al trabajo y del trabajo a la casa en el transporte de los trabajadores de este aeropuerto, pues es natural que uno se vaya permeando de las terminologías usadas en este gremio. Un “villano” muy mencionado en ese ambiente siempre me intrigó: el «güinchíar» oía decir yo. Para remachar, el accidente del vuelo 9046 de Cubana de Aviación del 3 de septiembre de 1989 en el que se estrelló un IL-62M en Boyeros, convirtió al susodicho «güinchíar» en una especie de enemigo personal y me hizo buscar toda la información sobre este tipo de factor meteorológico que tan desastrosos efectos puede tener sobre la aviación. Me tracé el propósito de hacer todo lo posible por combatirlo (obviamente por medio del radar meteorológico); pero me quedé, digamos que a medio camino. Haber contribuido al desarrollo del Radar Meteorológico Cubano (Doppler) es solo una faceta del asunto, hacerlo que pelee contra la cizalladura del viento a favor de la aviación ya es un asunto más complicado, que siempre estuvo fuera de mi alcance. No obstante, alguna información logré recopilar sobre este fenómeno y si mi amable lector tiene paciencia y sigue leyendo, se la comparto, tal vez alguien tome el batón y continúe la carrera de relevos.
El viento es un «animal» en tres dimensiones y sus manifestaciones van desde remolinos pequeñísimos hasta los vientos planetarios, para la Naturaleza no hay distinciones, el viento es un continuus (palabra en latín que según la RAE, en su cuarta acepción:, significa, dicho de una magnitud: que toma valores que no están separados unos de otros); pero los humanos gustamos de dividir y clasificar las cosas según su interacción con nosotros. En ocasiones el viento desata toda su fuerza y arrasa con todo, ni las imbatibles palmas escapan a su furia. La cizalladura del viento (wind shear en inglés) es un cambio brusco de la dirección y/o la velocidad del viento en una distancia relativamente corta. Según sea la escala con que miremos a los fenómenos del viento, un mismo fenómeno puede clasificar como cizalladura o como turbulencia; pero no me dejen que me desvíe filosofando. La cizalladura del viento (en general) se presenta lo mismo en la vertical que en la horizontal, para decirlo de una forma simplificada, y se puede presentar a cualquier altura. La cizalladura del viento puede ser detectada, simplemente observando las nubes en el cielo. o por medio de radares Doppler (incluso los radares No-Doppler pueden detectar la cizalladura; pero ese sería tema para otro artículo o tal vez para todo un curso que podríamos llamar técnicas de radiolocalización de fenómenos meteorológicos), por cierto, muy útil la detección de la cizalladura para predecir el desarrollo o no de la convección.
La cizalladura solemos, simplificadamente, considerarla en horizontal y vertical (aunque en realidad, al igual que el viento, es tridimensional). La cizalladura vertical se mide en nudos/100 pies de altitud (kt/100ft) y la cizalladura horizontal se mide en nudos por milla náutica (kt/nm). La cizalladura vertical es más frecuente y más peligrosa que la horizontal. La cizalladura no es un fenómeno exclusivo de la aviación, está en todas partes en la atmósfera. Poder detectar cizalladura no significa poder detectar la cizalladura que es peligrosa para la aviación. La cizalladura que puede importar a la aviación ocurre a determinadas alturas y en determinadas direcciones (con respecto a las pistas de los aeropuertos y por tanto, al vuelo de los aviones), así como que determinadas intensidades de cizalladura son importantes para la aviación, otras no. La cizalladura se considera Ligera si es menor de 4 kt/100ft; se considera Moderada de 5 a 8 kt/100ft; se considera Fuerte de 9 a 12 kt/100ft y Muy Fuerte cuando es mayor que 12 kt/100ft.
La cizalladura que resulta problemática para la aviación es la que ocurre a baja altura, desde la altura de la pista hasta unos 1600 pies (~488 metros) sobre ella, en toda la senda de planeo (glide path en inglés). Por encima de los 200 pies, las aeronaves logran generalmente (más del 89.5% de las veces), superar el efecto desestabilizantes de la cizalladura. Sin embargo, de 200 pies hacia abajo solo el 66% de las aeronaves lo logran (si no es muy violenta la cizalladura), por tanto, 200 pies es el nivel crítico.
Origen de la cizalladura que interesa a la aviación
Podemos resumir, obviando detalles, que la cizalladura que nos interesa (claro, me refiero a la que le interesa a la aviación) tiene su origen en uno de los siguientes fenómenos.
Cizalladura originada por tormenta eléctrica. El consejo de Perogrullo es: ¡Sé prudente! si ves una tormenta no vueles hacia ella. La cizalladura originada por las tormentas eléctricas es la más importante y peligrosa para la aviación. Ni siquiera necesitas entrar a la tormenta para experimentar cizalladura. Por debajo de las tormentas se forman flujos descendentes (downburst en inglés) muy potentes que al chocar contra el suelo forman rachas de viento que se extienden a decenas de kilómetros de la tormenta con intensidades de hasta 100 nudos (186 km/h) o más, con una cizalladura de hasta 180º de cambio de dirección del viento. Esta cizalladura es más pronunciada a 150 pies (~46 metros); pero su efecto llega hasta más de 1500 pies (~457 metros) de altura. La cizalladura que producen las tormentas eléctricas severas (especialmente aeroavalanchas y tornados) pueden originar accidentes catastróficos.
Cizalladura originada por los frentes. No todos los frentes originan cizalladuras del viento. La Naturaleza es muy voluble y no nos deja establecer criterios que puedan considerarse absolutos; pero les dejo a mis lectores un par de pistas: si la diferencia de temperaturas a ambos lados del frente es superior a 10 grados Celsius o si el frente se mueve a más de 30 nudos (~56 km/h), tenga cuidado, puede originar cizalladura a baja altura.
Cizalladura originada por inversión de temperatura. El enfriamiento nocturno en determinadas regiones suele producir una inversión de temperatura, es decir, una capa más caliente por encima de una capa fría. Si esto se conjuga con viento por encima de la capa de inversión, entonces están dadas las condiciones para que se produzca una cizalladura del viento cercana a la tierra, que puede alcanzar intensidades de hasta 30 nudos (~56 km/h). Al disiparse la capa de inversión, la cizalladura suele permanecer cercana a tierra y ser un problema para las operaciones de despegue y aterrizaje.
Cizalladura originada por otras causas. Cuando el viento se mueve sobre o alrededor de obstáculos como montañas, edificios u otras estructuras, se pueden producir cambios abruptos en su velocidad y dirección que pueden originar cizalladuras de origen mecánico a baja altura. Las corrientes de choro (jet stream), que son fuertes y estrechas corrientes de aire concentradas a lo largo de un eje horizontal en la parte alta de la troposfera o en la estratosfera, que se caracterizan por una fuerte cizalladura vertical y horizontal del viento. las brisas de mar, que cambian de dirección entre el día y la noche debido a las diferencias de temperatura; y las brisas de montaña, que varían con los ciclos diurnos y nocturnos de calentamiento y enfriamiento de las laderas, pueden generar cizalladura del viento cerca de costas y áreas montañosas. Asimismo, los vientos alisios, constantes en su dirección, pero susceptibles a interacciones con otros sistemas meteorológicos, pueden producir cizalladura del viento al encontrarse con masas de aire de diferentes temperaturas, afectando la estabilidad atmosférica en regiones tropicales y subtropicales. También las corrientes de chorro que se producen a baja altitud pueden producir vientos de altas velocidades a varios kilómetros por encima del suelo y crear con esto cizalladuras. Resumiendo, vea la siguiente imagen (@Comet Program).
Efectos de la cizalladura del viento sobre las aeronaves
Para un observador fijo en un punto, el viento va a tener variaciones temporales. Si situamos diferentes puntos de medición y medimos al mismo tiempo, veremos que el viento tiene variación espacial. De esos dos tipos de variación del viento, la variación espacial es la de mayor incidencia para la aviación, obviamente porque el avión está en movimiento y va moviéndose por zonas con diferentes velocidades del viento.
Desde el punto de vista de la influencia de la variación de la velocidad del viento sobre las fuerzas aerodinámicas que actúan sobre la aeronave podemos definir dos tipos de fenómenos: la cizalladura del viento y la turbulencia. No existe una línea divisoria nítida entre ambos. Para la aviación se considera como turbulencia, aquellos movimientos del viento, que tienen una escala espacial menor que el tamaño de la aeronave y que originan vibraciones de la estructura sin afectar su centro de gravedad, o una escala espacial comparable a la aeronave y que puede ocasionar oscilaciones de la trayectoria, pérdida de control y oscilaciones estructurales. Por otra parte, llamamos cizalladura del viento, a los movimientos del aire, cuya escala espacial es mucho mayor que las dimensiones de la aeronave, y que causan variaciones en las fuerzas de sustentación. Veamos dos casos.
Caso 1. Cizalladura en la dirección longitudinal de la componente horizontal del viento
El cambio en la velocidad del viento (cizalladura) acarrea cambios en la fuerza de sustentación, que de forma general puede ser recogido en dos casos generales: el avión se desvía hacia arriba, o el avión se desvía hacia abajo, con respecto a la trayectoria rectilínea que desearía seguir dado el caso que no cambie el ángulo de ataque ni la velocidad inercial de la aeronave.
La trayectoria real se desvía hacia arriba. Ocurre cuando el viento de nariz (headwind) va incrementando su velocidad en la dirección del vuelo, o cuando el viento de cola (tailwind) va disminuyendo su velocidad en la dirección del vuelo.
La trayectoria real se desvía hacia abajo. Ocurre cuando el viento de nariz (headwind) va disminuyendo su velocidad en la dirección del vuelo, o cuando el viento de cola (tailwind) va aumentando su velocidad en la dirección del vuelo.
Por supuesto que el piloto puede hacer acciones correctivas para compensar los efectos de la cizalladura del viento en la dirección longitudinal, sin embargo, si la cizalladura es demasiado severa, las acciones del piloto no bastan para corregir, entonces pueden ocurrir accidentes, que es lo que generalmente sucede cuando la aeronave se enfrenta a una aeroavalancha (llamada en España «reventón» y en inglés, downburst, microburst).
Caso 2. Cizalladura de la componente vertical del viento (longitudinal a la dirección de vuelo)
Las tormentas originan corrientes ascendentes (updraft) de aire caliente y corrientes descendentes (downdraft) de aire frío. A pesar de que las estadísticas reflejan que estos flujos apenas causan un 25% de los desastres aéreos originados por problemas de cizalladura del viento, el encuentro de una aeronave con estos flujos origina inevitablemente un accidente.
Cuando el avión encuentra un flujo ascendente el piloto responde tratando de hacer descender a la nave para retornar al nivel en que viajaba, y de pronto se encuentra con una cizalladura en la que el viento vertical cambia de ascendente a descendente, y generalmente el piloto aunque trata de levantar ya no puede. Por una parte es difícil que un piloto se meta debajo de una nube a todas luces muy poderosa, por otra parte, este tipo de cizalladura de las ráfagas ascendentes y descendentes, no la puede distinguir un radar Doppler, así que el consejo, nuevamente, es: no vuele hacia una tormenta poderosa. Probablemente, esto fue lo que sucedió con el lamentable accidente del IL-62M en Boyeros el 3 de septiembre de 1989.
Caso 3: Cizalladura en la dirección vertical, de la componente horizontal del viento
Dado que las aeronaves tienen que despegar y aterrizar, si atraviesan una cizalladura vertical (especialmente aquellas en que puede haber cambio de viento de nariz a viento de cola) pueden sufrir un encuentro muy brusco con la tierra si están aterrizando; o un ascenso menos escarpado que lo esperado, si están despegando, bajo determinados valores de la cizalladura.
Caso 4: Cizalladura del viento en la horizontal (transversal a la dirección de vuelo)
Los pilotos conocen bien los procedimientos para aterrizar con viento cruzado en la pista, esto no suele ser un problema grave. Sin embargo, si estando ya sobre la pista a punto de tocar tierra, el viento cruzado cambia de dirección bruscamente, la aeronave tiende a entrar en un régimen oscilatorio. Aquí estamos en presencia de un mesociclón.
Avión aterrizando con viento cruzado:
Bueno, creo que he recopilado aquí todos mis apuntes, tal vez si olvidé alguno, lo agregaré más tarde. La cizalladura es un factor muy importante para la aviación y el estudio de los fenómenos que la originan y sus consecuencias es una tarea permanente. Para mí, lo más interesante no fue el fenómeno en sí, si no la posibilidad de detección por medios técnicos, en especial los radares meteorológicos Doppler; pero eso es ya tema para otro artículo. Si al lector le interesan los temas relacionados con la aviación puedo recomendarle los siguientes artículos:
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