Numerosos accidentes de aviación han ocurrido en las proximidades de tormentas eléctricas debido a la densidad de las nubes. A menudo se dice que la turbulencia puede ser lo suficientemente extrema dentro de un cumulonimbo como para romper un avión en pedazos, e incluso lo suficientemente fuerte como para sostener a un paracaidista. Sin embargo, este tipo de accidente es relativamente raro. Además, la turbulencia bajo una tormenta eléctrica puede ser inexistente y, por lo general, no es más que moderada. La mayoría de los accidentes relacionados con tormentas eléctricas se producen debido a una pérdida de sustentación cerca del suelo cuando el piloto es sorprendido por un cambio de viento inducido por la tormenta eléctrica. Además, los daños a las aeronaves causados por tormentas eléctricas rara vez se presentan en forma de falla estructural debido a la turbulencia, sino que generalmente son menos graves y son consecuencia de efectos secundarios de las tormentas eléctricas (por ejemplo, abolladuras por granizo o eliminación de pintura por un vuelo a alta velocidad bajo una lluvia torrencial).
Se sabe que las nubes cumulonimbus son extremadamente peligrosas para el tráfico aéreo, por lo que se recomienda evitarlas en la medida de lo posible. Las nubes cumulonimbus pueden ser extremadamente insidiosas y un piloto distraído puede acabar en una situación muy peligrosa mientras vuela en un aire aparentemente muy tranquilo.
Si bien existe una gradación con respecto a la severidad de las tormentas eléctricas, hay poca diferencia cuantitativa entre una lluvia importante generada por un cúmulo congestus y una pequeña tormenta eléctrica con algunos truenos asociados a un pequeño cumulonimbo. Por esta razón, un piloto de planeador podría aprovechar el aire ascendente bajo una tormenta eléctrica sin reconocer la situación, pensando en cambio que el aire ascendente se debía a una variedad más benigna de cúmulo. Sin embargo, pronosticar la severidad de las tormentas eléctricas es una ciencia inexacta; en numerosas ocasiones, los pilotos cayeron en la trampa de subestimar la severidad de una tormenta eléctrica que repentinamente se intensificó.
Incluso los grandes aviones comerciales evitan cruzarse en la trayectoria de un cumulonimbus. Se han propuesto dos efectos peligrosos de los cumulonimbus para explicar el accidente del vuelo AF447 que se hundió en el mar el 31 de mayo de 2009 a unos 600 kilómetros (370 millas) al noreste de Brasil. Se topó con un sistema convectivo de mesoescala en la Zona de Convergencia Intertropical (conocida por los marineros como " doldrums "), donde los cumulonimbus se elevan a más de 15 kilómetros (49.000 pies) de altitud. [1] [2] [3] [4] Sin embargo, el avión no se desintegró en vuelo. Se propuso una hipótesis diferente y más tarde se confirmó: la acumulación de hielo en los tubos de Pitot del avión . [5]
La inconsistencia entre las velocidades medidas por los diferentes sensores es una de las causas del accidente según el informe final. [6]
La Administración Federal de Aviación (FAA) de Estados Unidos recomienda que las aeronaves (incluidos los planeadores) se mantengan al menos a 20 millas náuticas de una tormenta eléctrica severa, mientras que un piloto de planeador podría verse tentado a utilizar las corrientes ascendentes debajo y dentro de la nube. Hay dos tipos de peligro para este tipo de aeronave. Uno está relacionado con los efectos de cizallamiento entre las corrientes ascendentes y descendentes dentro de la nube, efectos que pueden destrozar el planeador. Este cizallamiento crea una inestabilidad de Kelvin-Helmholtz que puede generar subvórtices extremadamente violentos. El segundo peligro es más insidioso: las fuertes corrientes ascendentes debajo de un cumulonimbo supercelular pueden cubrir un área grande y contener poca o ninguna turbulencia, como se explica a continuación. En este caso, el planeador puede ser succionado hacia la nube, donde el piloto puede perder rápidamente la referencia visual al suelo, lo que hace que las condiciones se conviertan rápidamente en condiciones meteorológicas instrumentales (IMC), lo que significa que los pilotos se ven obligados a volar solo por instrumentos, sin referencia visual del suelo o el cielo. [7] En estas condiciones, es probable que la aeronave (si no está equipada para vuelo IMC y es volada por un piloto experimentado en vuelo IMC) entre en una espiral de cementerio y finalmente se rompa al exceder el límite de carga alar. En esta situación, la causa de la desintegración de la aeronave no es la turbulencia atmosférica sino la incapacidad del piloto para controlar la aeronave luego de la pérdida de referencia visual con el suelo. En el caso de un vuelo por instrumentos , los cumulonimbus pueden tomar a un piloto por sorpresa cuando están incrustados en una masa de nubes más benigna. Por ejemplo, los nimboestratos pueden originarse de la propagación de un cumulonimbus ( nimbostratus cumulonimbogenitus ), lo que hace probable la presencia de células convectivas activas. Los aviones privados pequeños generalmente no están equipados con radares meteorológicos a bordo ; y durante una aproximación IFR, pueden ser enviados accidentalmente por el control del tráfico aéreo a células activas no obvias.
Las corrientes ascendentes bajo un cumulonimbo pueden ser extremadamente laminares , extensas y uniformes, esto es particularmente cierto durante la formación de la tormenta eléctrica. [8] Pueden durar más de una hora y corresponden a un estado estable del cumulonimbo. [9]
La corriente ascendente bajo la nube se debe principalmente a la flotabilidad , pero también hay una gran diferencia de presión entre la base y la parte superior del cumulonimbo (mayor que la que se encontraría en este rango de altura fuera de la nube) y una elevación mecánica local de bajo nivel, como la elevación generada por una ráfaga descendente . Los dos últimos fenómenos pueden superar una zona de aire estable cerca de la superficie al elevar las parcelas de aire más frías a un nivel donde eventualmente son más cálidas que el aire circundante. Esto puede suceder si estos fenómenos mecánicos elevan la parcela por encima del nivel de condensación elevado (LCL), por encima de cuya altura la temperatura de la parcela T p (z) disminuye menos con la altura (debido a la liberación de calor latente y aproximadamente a 6,5 K/km) que la temperatura del aire circundante T s (z) disminuye con la altura en el caso de un gradiente térmico condicionalmente inestable en lo alto. En otras palabras, la parcela puede elevarse a una altura donde , donde la primera es la tasa de enfriamiento de la parcela y la segunda es el gradiente térmico ambiental. En estas condiciones, la masa ascendente puede acabar calentándose más que el aire circundante; en otras palabras, puede existir un nivel por encima del cual . La tasa de gradiente térmico condicionalmente inestable de este escenario en altura es relativamente común cuando existen tormentas eléctricas. En efecto, a baja altura, estas masas de aire son succionadas hacia la nube como si lo hiciera una aspiradora . Los pilotos de vuelo a vela se refieren a esta succión cercana a la base como " succión de nubes ", un fenómeno que se sabe que generalmente es más intenso cuanto más alto es el cúmulo y, por lo tanto, alcanza su máxima intensidad con un cumulonimbo. Dado que la corriente ascendente dinámica es amplia, la velocidad de la corriente ascendente varía poco lateralmente y, por lo tanto, la turbulencia se minimiza. [10] [11] Por lo tanto, se dice:
Las observaciones reportadas por Marwitz (1973), [12] Grandia y Marwitz (1975), [13] y Ellrod y Marwitz (1976) [14] indican que el aire de la corriente ascendente que entra en la base de los cumulonimbos es suave y relativamente libre de turbulencia y permanece así a través de una profundidad significativa del WER . [15]
De hecho, el artículo de Ellrod y Marwitz [14] es más general. Estos autores afirman que, en general, la flotabilidad debajo de la base de la nube cumulonimbus es a menudo negativa. Esto explica por qué las corrientes ascendentes debajo de la base de un cumulonimbus son a menudo laminares . Este fenómeno es bien conocido por los pilotos de planeadores [16] (ver más abajo). El fenómeno se intensifica bajo la región de eco débil de una tormenta supercelular que es extremadamente peligrosa . A aproximadamente 4 kilómetros (13.000 pies) estas suaves corrientes ascendentes se vuelven repentinamente muy turbulentas [11] [17] .
En general, las corrientes ascendentes alcanzan su máxima intensidad a 6 kilómetros (20.000 pies) sobre el suelo. A esta altitud, se produce un cambio de fase en el que las gotas de agua se convierten en cristales de hielo y, por lo tanto, liberan energía en forma de calor latente y, por lo tanto, aumenta la fuerza de la corriente ascendente. Las tormentas supercelulares o derechos pueden tener corrientes ascendentes gigantescas a esta altitud, corrientes ascendentes con velocidades que pueden superar los 40 metros por segundo (78 nudos). Esta velocidad de corriente ascendente corresponde a la velocidad del viento de un pequeño huracán . La velocidad puede incluso superar los 50 metros por segundo (97 nudos). [18] El número máximo en la escala de Beaufort es 12 (viento "con fuerza de huracán") y se asigna a velocidades del viento de 64 nudos o más. Si se ampliara la escala de Beaufort, estas corrientes ascendentes tendrían un número de Beaufort de 14 en la dirección vertical . La turbulencia es entonces extrema a esta altitud. [11]
Además, los diámetros de las columnas de corrientes ascendentes varían entre 2 km (tormenta de masa de aire) y 10 km (tormenta de supercélula). [19] La altura de la base del cumulonimbo es extremadamente variable. Varía desde unas pocas decenas de metros sobre el suelo hasta 4000 m sobre el suelo. En este último caso, las corrientes ascendentes pueden originarse desde el suelo (si el aire es muy seco, típico de los desiertos) o desde arriba (cuando el altocúmulo castellano degenera en cumulonimbo). Cuando la corriente ascendente se origina desde arriba, esto se considera convección elevada . [20]
Las corrientes descendentes son peligrosas por muchas razones. [21] En primer lugar, las corrientes descendentes bajo cumulonimbos pueden ser severas y extensas. Un planeador que vuela a 50 nudos en una corriente descendente de 15 nudos tiene una tasa de planeo aproximada de 3, lo que significa que cubre solo unos tres metros de terreno por cada metro que desciende. Suponiendo que el planeador se encuentra a la altura de la base de las nubes a 2000 metros (6600 pies), si permanece en la corriente descendente todo el tiempo, solo podrá planear 6 kilómetros (3,7 millas) antes de verse obligado a aterrizar, probablemente en condiciones difíciles y peligrosas. Incluso si el planeador aterriza sin problemas, podría ser destruido más tarde por una ráfaga de viento. Por lo tanto, cuando una cortina de lluvia muestra una ráfaga descendente, es de suma importancia no aterrizar en esa área.
Las corrientes descendentes de 50 nudos son posibles y pueden generar ráfagas de viento de 60 nudos o más. [22] Aterrizar con seguridad una aeronave ligera en estas condiciones puede ser virtualmente imposible. Además, cerca del suelo, un piloto de planeador o avión puede ser tomado por sorpresa por una inversión repentina de la dirección del viento y la transición de una situación de viento en contra a una situación de viento en contra. Si la velocidad aerodinámica se vuelve demasiado baja, la aeronave entrará en pérdida y puede estrellarse contra el suelo debido a la altitud perdida al recuperarse de la pérdida. Como consecuencia de los famosos casos de accidentes de esta naturaleza en los Estados Unidos, se desarrolló una red de perfiladores de viento y radares meteorológicos Doppler terminales en las proximidades de los aeropuertos para monitorear esta cizalladura del viento. Según las reglas de la FAA, cada piloto debe informarse sobre la velocidad y dirección del viento antes de aterrizar.
En comparación con los aviones de pasajeros, los planeadores vuelan a baja velocidad aerodinámica. La velocidad de aproximación habitual de un planeador es de unos 50 nudos, pero supongamos que el piloto es especialmente "cauteloso" y vuela a 65 nudos. William Cotton afirma que la cizalladura del viento puede alcanzar los 50 nudos. En tal caso, si la dirección de la cizalladura es tal que la velocidad aerodinámica se reduce en la cantidad de cizalladura, la velocidad aerodinámica de este piloto caerá a 15 nudos, que está muy por debajo de la velocidad de pérdida de su planeador (normalmente 35-40 nudos). Si esta caída de velocidad aerodinámica se produce durante la transición del tramo base a la aproximación final , el avión puede entrar en una barrena de la que no hay suficiente altitud para recuperarse. La cita exacta es la siguiente: [23]
Al encontrarse con una ráfaga descendente con un componente de viento de cola de, por ejemplo, 50 nudos, la velocidad aerodinámica puede caer de, por ejemplo, 65 nudos a más bien 15 nudos. Si el planeador está haciendo un viraje desde el tramo base al tramo final, el piloto se encuentra en una de las situaciones más letales que un piloto puede encontrar, una situación de "pérdida-barrena" sin posibilidad de recuperación ya que el avión está cerca del suelo en la aproximación final.
Por lo tanto, cuando el piloto se encuentra con un cumulonimbo benigno, puede ser una mejor opción permanecer en el aire y utilizar las corrientes ascendentes bajo el cúmulo frente a la tormenta a lo largo de la línea de flanqueo (o incluso debajo del propio cumulonimbo en su región laminar) y esperar a que la tormenta se disipe en lugar de intentar un aterrizaje en presencia de posibles ráfagas descendentes . [24]
En algunos países, los planeadores tienen permitido volar dentro de las nubes. Por ejemplo, durante el Campeonato Mundial de Vuelo a Vela de 1972 en Vršac , Yugoslavia, Helmut Reichmann intentó usar las violentas corrientes ascendentes asociadas con los cumulonimbos. [25] Inicialmente, encontró una corriente ascendente de +8 m/s. Después de medio círculo, estaba en una corriente descendente de -15 m/s. Tuvo que aterrizar muy poco después. La tormenta eléctrica estaba en su etapa madura. En otro ejemplo, Terry Delore quedó atrapado en una tormenta eléctrica severa. Entró en un cúmulo aparentemente inocuo a 2000 pies (610 m). Este cúmulo se convirtió en un gran cumulonimbo. Al principio, el vuelo dentro de la nube estaba libre de turbulencias. Luego, su planeador de repente se volvió incontrolable. Estaba invertido, en picado o en una chandelle . Los aerofrenos se quedaron abiertos debido a que el granizo bloqueaba los orificios. Cuando aterrizó, el aeródromo todavía estaba cubierto de granizo. Las ráfagas de viento oscilaban entre 30 y 40 nudos. Todos en tierra temían por la vida del piloto. [17] En el mismo libro, el autor narra que un instructor italiano en Rieti hizo que sus estudiantes subieran 10.000 metros (33.000 pies) dentro de cumulonimbus para que se acostumbraran a ellos. [26]
Como se mencionó anteriormente, un ascenso dentro de un cumulonimbo puede ser inicialmente muy suave (debido a la flotabilidad negativa de la parcela de aire) y de repente volverse terriblemente turbulento. Como ejemplo, un piloto de planeador encontró inicialmente corrientes ascendentes muy laminares y fue succionado hacia la nube donde encontró aceleraciones de 18 g y quedó inconsciente . [27]
Debido al cambio de fase de las gotas de agua (a hielo), la parte superior del cumulonimbo es casi siempre turbulenta. [28] El planeador puede cubrirse de hielo y los controles pueden congelarse y quedarse atascados. Han ocurrido muchos accidentes de este tipo. Si el piloto salta en paracaídas y abre su paracaídas, puede ser succionado hacia arriba (o al menos mantenerse en el aire) como le sucedió a William Rankin después de eyectarse de un avión de combate F-8 y caer en un cumulonimbo (dentro del cual se abrió su paracaídas). [29]
Un paracaidista o piloto de parapente que se encuentre bajo un cumulonimbo se expone a un riesgo potencialmente mortal de ser succionado rápidamente hasta la cima de la nube y ser asfixiado, alcanzado por un rayo o congelado. Si sobrevive, puede sufrir daño cerebral irreversible debido a la falta de oxígeno o requerir amputación como consecuencia de la congelación . La piloto de parapente alemana Ewa Wiśnierska apenas sobrevivió a un ascenso de más de 9.000 metros (30.000 pies) dentro de un cumulonimbo. [30]
Los aviones de transporte pesado pueden ocasionalmente tener que cruzar una línea de tormenta eléctrica asociada con un frente frío o una borrasca . Es posible que no puedan sobrevolar el cumulonimbo, porque a 36.000 pies, el avión puede estar en o cerca de lo que se conoce como la esquina del ataúd (la velocidad de pérdida es cercana a la velocidad del sonido), por lo que es estructuralmente peligroso subir más alto. Sin embargo, algunas celdas pueden elevarse a 70.000 pies. Otra opción sería navegar alrededor de las celdas. Sin embargo, esto se desaconseja enfáticamente, porque en la apertura, nuevas celdas pueden crecer muy rápidamente y envolver al avión. [31] Siempre que un avión se mueve hacia el oeste y cruza una línea de tormenta eléctrica, el piloto se encontrará primero con una línea de corrientes ascendentes potentes y laminares (que no son térmicas sino dinámicas). El piloto debe abstenerse de empujar la palanca para tratar de mantener una altitud constante (similar a las olas de montaña ), porque empujar la palanca puede hacer que la velocidad del aire aumente hasta el punto de golpear el arco amarillo (en el indicador de velocidad del aire). Una velocidad aerodinámica tan alta no es admisible en condiciones turbulentas y puede provocar la rotura del avión. [31] Cuando el piloto sale de la zona de corrientes ascendentes, se encontrará con una turbulencia muy fuerte debido a la cizalladura entre el aire ascendente y el descendente. Si la velocidad aerodinámica es demasiado alta en este punto, el avión se romperá. El accidente del vuelo AF 447 está indirectamente relacionado con esta situación: el piloto optó por el camino más corto mientras cruzaba la línea de tormenta eléctrica asociada con la Zona de Convergencia Intertropical , y los tubos de Pitot se congelaron. Lo que siguió es conocido.
Los radares de a bordo pueden ser engañosos. Los rayos de granizo generan ecos de radar débiles, lo que significa que el radar guiaría al piloto hasta allí, pero son significativamente más peligrosos que los chaparrones . Cerca del suelo, la lluvia fuerte (o la nieve en altura) tiende a amortiguar la turbulencia (se dice que cuando llueve, la mayor parte del peligro desaparece). Por lo tanto, otra recomendación contraria a la intuición es volar hacia la zona de fuertes precipitaciones o hacia el área más oscura de la línea de tormenta eléctrica. [32] Esta recomendación contradice el uso habitual de los radares de a bordo para evitar áreas de fuertes precipitaciones, que suele ser la mejor línea de acción. No existe una solución "milagrosa", y la mejor opción es evitar estos sistemas de tormentas eléctricas llevando suficiente combustible a bordo, reduciendo así la tentación de tomar una ruta más peligrosa en aras del ahorro de combustible.
Además, los fuegos de San Telmo mientras vuela dentro de cumulonimbus pueden quemar el equipo electrónico de a bordo e incluso perforar un ala derritiendo la capa de metal. [32]
Las corrientes ascendentes en el interior de un cumulonimbo asociado a una tormenta supercelular pueden alcanzar velocidades de 45 metros por segundo (87 nudos). [19] [21] Esto corresponde a la velocidad del viento de un huracán débil . Además, la turbulencia en el interior de una nube puede llegar a ser extrema y destrozar un avión. Por lo tanto, es extremadamente peligroso volar dentro de un sistema de este tipo.
El sistema de tormenta eléctrica se puede dividir en dos zonas en la figura de la izquierda: la zona libre de precipitaciones, ubicada a la izquierda donde la masa de aire tiene un movimiento ascendente generalizado, y la zona de precipitaciones, a la derecha donde la masa de aire se está hundiendo. En el punto donde se encuentran las dos zonas, hay una pared de nubes que podría iniciar tornados . Además, incluso el cúmulo congestus asociado con una tormenta eléctrica supercelular puede ser muy peligroso. Los tornados pueden producirse hasta a 36 kilómetros (22 millas) de la célula principal. [33]
En la zona de corrientes ascendentes, el aire tiene una flotabilidad negativa y es absorbido por una zona de baja presión en la altura. La turbulencia se elimina. [10] En particular, en el área delantera de la supercélula, se puede encontrar una línea de flanqueo formada por cúmulos congestus o pequeños cumulonimbos . La base de nubes de la línea de flanqueo es más alta que la base del cumulonimbo principal.
Como la corriente ascendente bajo estas nubes (en la línea de flanqueo) es principalmente dinámica, la masa de aire es suave y la base de la nube es más alta, un piloto de planeador podría verse tentado a volar en esta zona. Sin embargo, las condiciones pueden volverse peligrosas rápidamente, ya que la pared de nubes puede generar un tornado que pulverizará cualquier aeronave. Además, como el aire ascendente es amplio, el piloto de planeador (especialmente si vuela con un planeador de baja velocidad y bajo rendimiento como un parapente) puede no poder escapar y puede ser succionado hacia la nube hasta su parte superior. Por lo tanto, la FAA recomienda que las aeronaves nunca se acerquen a menos de 20 millas de tormentas eléctricas severas.
Aunque es poco frecuente, un planeador puede ser alcanzado por un rayo. Los planeadores de metal son jaulas de Faraday y, por lo tanto, no deberían ser destruidos por un rayo. Sin embargo, los planeadores hechos de madera o fibra de vidrio sí pueden ser destruidos. Además, los planeadores modernos están llenos de dispositivos electrónicos que pueden resultar dañados por un rayo. Además, se desaconseja cualquier lanzamiento con cabrestante cuando hay una tormenta eléctrica a menos de 20 kilómetros (12 millas) de distancia, porque el aire está electrificado y el cable actuará como un pararrayos .
El granizo puede destrozar la cubierta de un planeador y dañar gravemente las alas y el fuselaje. El granizo es apenas visible y se puede encontrar en la zona de corrientes ascendentes bajo las nubes. El 5 de agosto de 1977, un piloto de avión fue sorprendido en las cercanías de Colorado Springs por una tormenta supercelular que produjo 20 tornados. El piloto estaba volando en un aire extrañamente tranquilo (la zona de corrientes ascendentes puede ser laminar) cuando vio que el cielo pasaba de gris pálido a negro tinta. El piloto escuchó un sonido fuerte que se repitió cada vez con más frecuencia. Luego, una piedra de granizo atravesó el parabrisas, dejando al piloto semiinconsciente. Finalmente, el piloto aterrizó su avión destrozado en un campo. [34] [35]
Un tornado EF5 puede generar vientos terrestres de una velocidad increíble; el sentido común dicta que un avión nunca debería estar cerca de un fenómeno meteorológico de este tipo. De hecho, la velocidad del viento puede alcanzar los 130 metros por segundo (250 nudos), y uno puede adivinar fácilmente que el avión puede romperse en pedazos en tales condiciones. Sin embargo, aviones de transporte de línea aérea han sobrevolado tornados [36] a más de 8.000 pies (2.400 m) sin sufrir daños. El hecho de que un avión de pasajeros no se destruya se puede explicar de la siguiente manera: los tornados son fenómenos violentos solo cerca del suelo y se debilitan a medida que aumentan las alturas. Un planeador se atrevió a cruzar un tornado débil durante un concurso de vuelo a vela en Texas en 1967. [36] La base del cumulonimbo estaba a 12.000 pies (3.700 m). El planeador cruzó una zona extremadamente turbulenta y terminó en una zona libre de turbulencias invertida. Los controles no respondían y el piloto contempló abandonar el avión. Después de un tiempo y un gran susto, los controles volvieron a responder y el piloto pudo continuar su vuelo. Los pilotos que se encontraban cerca no notaron nada.
El 6 de octubre de 1981, un avión Fokker chocó contra un tornado que se produjo en una supercélula cerca de la ciudad de Moerdijk en los Países Bajos; los 17 ocupantes del avión murieron.
Dan Sowa, de Northwest Orient Airlines, ha desarrollado un criterio empírico para la formación de tornados : el cúmulonimbo que sobresale de la cima debe penetrar en la estratosfera al menos 10 000 pies [36] . Sin embargo, este criterio es incorrecto y el tornado de Sonnac es un contraejemplo. Alcanzó el nivel EF2 al ser generado por un pequeño cúmulonimbo que no alcanzó los 9000 metros (30 000 pies).
Como resultado de una generalización errónea , muy a menudo se dice incorrectamente que los cumulonimbus y las corrientes ascendentes debajo de ellos son siempre turbulentos. Esta falacia se origina del hecho de que los cumulonimbus son en realidad extremadamente turbulentos a gran altitud y, por lo tanto, se podría deducir erróneamente que los cumulonimbus son turbulentos a todas las altitudes. Estudios confiables y la experiencia de los pilotos de planeadores han demostrado que las corrientes ascendentes debajo de los cumulonimbus eran generalmente suaves. Como se vio anteriormente, las corrientes ascendentes debajo de un cumulonimbus suelen ser dinámicas y, por lo tanto, serán muy suaves. El fenómeno se potencia bajo la región de eco débil de una tormenta supercelular que es extremadamente peligrosa . Sin embargo, este fenómeno es poco conocido en el mundo de la aviación. Por lo tanto, una visión generalizada en la comunidad aeronáutica es que los cumulonimbus siempre están asociados con turbulencias muy fuertes (a todas las altitudes) y tormentas eléctricas severas. Por ejemplo, Gil Roy, en un libro respaldado por la fr:Fédération française de vol à voile, afirma que:
Les cumulo-nimbus [sic] sont le siège de très violentos orages. La partie avant, bautizada "front d'orage" es el teatro de tres fuertes turbulencias y también de puissantes ascendances. [37] ( Traducción : Los cumulo-nimbus [sic] son siempre el asiento de tormentas muy violentas. El área delantera llamada frente de tormenta es el lugar de turbulencias muy fuertes pero también de poderosas corrientes ascendentes.)
Además, el autor habla de cumulonimbus [ sic ] de tamaño gigantesco que pueden alcanzar una altura de varios miles de metros . Si bien la palabra "varios" no es muy precisa, un espesor de 8000 metros es bastante típico para un cumulonimbus , con algunos de hasta 20000 metros o más. Además, la mayoría de los cumulonimbus están asociados con tormentas eléctricas de pulso débil o incluso simples lluvias sin fenómenos eléctricos.
La referencia al frente de tormenta corresponde a la frontera de salida asociada a las ráfagas descendentes que son, en efecto, muy peligrosas y que son el lugar de los vórtices asociados a la inestabilidad de Kelvin-Helmholtz en la unión entre las corrientes ascendentes y descendentes. Sin embargo, delante de la tormenta, las corrientes ascendentes son generalmente laminares debido a la flotabilidad negativa de las parcelas de aire (véase más arriba).
Además, el sitio web de LUXORION [38] afirma:
Los cumulonimbus provocan una larga turbulencia severa [...] Elle puede encontrarse con los bajos sofás y avanzar los cumulonimbus de 10 a 25 km. ( Traducción : Los cumulonimbus siempre generan una turbulencia severa [...]. Se puede encontrar en las capas más bajas y adelantarse a los cumulonimbus de 10 a 25 km.)
Esta afirmación es demasiado amplia y contradice nuevamente el hecho de que las corrientes ascendentes que se forman antes de una tormenta suelen ser laminares. Sin embargo, es cierto que las capas superiores son casi siempre turbulentas. Sin embargo, en la mayoría de los casos, la turbulencia mencionada no es extrema. En la misma línea, Didier Morieux [39] afirma:
Los cumulonimbos [...] están además del asedio de ascensos y descensos que pueden alcanzar velocidades de 15 a 20 m/s en lugar de una turbulencia considerable, susceptible de poner en peligro la estructura de los aviones más sólidos. ( Traducción : El cumulonimbus es también el lugar de corrientes ascendentes y descendentes de velocidades de 15 a 20 m/s que generan turbulencias considerables, que probablemente pondrán en peligro la estructura de la mayoría de los aviones robustos.)
Dennis Pagen es aún más explícito: afirma:
Todas las corrientes ascendentes y descendentes de una tormenta eléctrica crean una turbulencia considerable debido a la cizalladura. Todo lo que tenemos que hacer es pensar en las velocidades involucradas y podemos imaginar la gravedad de la turbulencia. La turbulencia de una tormenta eléctrica puede (y ha) destrozar aviones. [40]
El Atlas Internacional de Nubes atenúa estas afirmaciones: simplemente afirma que " la turbulencia es a menudo muy fuerte " debajo de las nubes. [41]
Un piloto de planeador convencido de que los cumulonimbos son siempre violentos corre el riesgo de llevarse una sorpresa desagradable. Si vuela bajo la línea de flanqueo de una tormenta supercelular y descubre que el aire es muy suave y las corrientes ascendentes son moderadas, puede inferir erróneamente que está a salvo y no bajo un cumulonimbo, ya que cree que los cumulonimbos son siempre turbulentos. Por lo tanto, puede no darse cuenta de que está bajo un cumulonimbo secundario que puede succionarlo hacia el interior de la nube, y puede encontrarse con una nube de pared que podría generar un tornado que podría desintegrar su frágil esquife, como se muestra en la Figura 5. Dominique Musto advierte a los pilotos de parapente (que de otro modo podrían verse influenciados por el mito anterior) contra la falsa sensación de seguridad en una región de corrientes ascendentes prolongadas que son bastante débiles, de la siguiente manera:
Pourtant malgré un cielo sombrío y la ausencia de sol, les ascendances sont douces et generalisées dans tout le secteur. ¡Quelque eligió campana! Si nous ne réagissons pas très vite pour descendre, un main invisible risque de nous happer et de nous jeter enfer ! [16] ( Traducción: Sin embargo, a pesar del cielo oscuro y la falta de luz solar, las corrientes ascendentes son suaves y se extienden en toda la zona. Algo anda mal. Si no reaccionamos rápidamente y descendemos, es probable que una mano invisible nos agarre y nos ¡arrójanos al infierno!)
Esta cita resume en tres frases los peligros a menudo insidiosos asociados a los cumulonimbus, peligros que se agravan para los pilotos de parapente, como experimentó la piloto de parapente alemana Ewa Wiśnierska , quien sobrevivió a una escalada de más de 9000 metros (30 000 pies) dentro de un cumulonimbus. Un piloto cercano que se vio afectado por el mismo fenómeno meteorológico no tuvo tanta suerte. [42] [43]
Además, en 2014, el general Paolo Antoniazzi, de 66 años, murió después de que su parapente fuera absorbido por un cumulonimbo hasta una altitud de 9.300 metros (30.500 pies). [44] [45]
La cita anterior presenta de manera informal los presagios de una tormenta eléctrica. De modo que un cumulonimbo actúa como una enorme máquina térmica que succiona el aire por delante (lado izquierdo de la Figura 3) y lo expulsa violentamente por detrás mediante ráfagas descendentes (lado derecho de la Figura 3). En consecuencia, una amplia zona de corrientes ascendentes se localizará delante de la tormenta eléctrica. Por lo general, en una masa de aire húmedo, las corrientes ascendentes serán del orden de 1 m/s; y en una masa de aire seco, serán del orden de 2 a 3 m/s. [46] Por lo tanto, cuando un piloto de planeador se encuentra en una zona donde "las corrientes ascendentes están por todas partes" y está cerca de grandes nubes (que pueden ser cúmulos congestus ), es probable que se encuentre en las proximidades de una tormenta eléctrica en formación.
Las ráfagas descendentes asociadas con los cumulonimbos pueden generar ondas de gravedad muy lejos de las tormentas eléctricas . [47] [48] Estas ondas de gravedad se pueden sentir hasta a 50 kilómetros (31 millas) de distancia y en algunas condiciones a varios cientos de kilómetros de distancia. Una tormenta eléctrica severa que genere estas ondas de gravedad ubicada a más de 40 kilómetros (25 millas) de distancia (según las recomendaciones de la Administración Federal de Aviación ) no debería afectar la seguridad de las aeronaves a esta distancia de la tormenta eléctrica. Estas ondas de gravedad se pueden modelar de la misma manera que las ondas de montaña y pueden ser utilizadas por un piloto de planeador .
Los pilotos de planeadores experimentados pueden explotar con relativa seguridad los cumulonimbus pequeños. Generan corrientes ascendentes moderadas que generalmente son laminares. [49] Por lo tanto, las tormentas eléctricas de verano de tipo pulso se pueden utilizar durante los vuelos de travesía, [8] ya que el planeador se alejará del cumulonimbus después de haber subido (en teoría) hasta 500 pies por debajo de la base de la nube (la altura máxima permitida en los Estados Unidos) y el paso del planeador en la proximidad de la tormenta eléctrica será corto. Por ejemplo, durante un concurso oficial de la Soaring Society of America , los pilotos jugaron abiertamente con el cumulonimbus (e incluso con las corrientes ascendentes contiguas a las ráfagas descendentes ) y se jactaron de ello. [50] Sin embargo, una regla general dice que la distancia entre dos térmicas es igual a tres veces la altura de la nube. En consecuencia, un cumulonimbus de 13 km de espesor eliminará cualquier actividad convectiva en un radio de aproximadamente 40 km. La mayoría de los planeadores no pueden realizar planeos tan largos y, por lo tanto, un encuentro con una tormenta eléctrica de tipo pulso en un planeador a menudo será seguido poco después del final del vuelo.
La figura 3.22 de esta referencia [51] muestra la presencia de un rotor fuera de una corriente descendente . Un piloto más que temerario podría localizar fácilmente esta corriente ascendente y aprovecharla. Sin embargo, esta fotografía disuadirá a cualquier piloto sensato de utilizar tales monstruosidades. Las corrientes descendentes son el peligro más importante en relación con las tormentas eléctricas. Además, si por alguna razón el piloto debe aterrizar (tormenta de granizo u otra), tendrá que cruzar la corriente descendente inmediatamente encima de él y habrá una probabilidad mucho mayor de estrellarse, debido a la disminución impredecible de la velocidad aerodinámica. Además, si el planeador pasa de la corriente ascendente a la corriente descendente, se producirá una turbulencia severa debido a la inestabilidad de Kelvin-Helmholtz en el área de cizallamiento. [52] Sin embargo, los pilotos han explotado tales corrientes ascendentes. [53]
Los pilotos imprudentes han explotado las borrascas volando frente a sistemas de tormentas eléctricas como si volaran a lo largo de una cresta . El piloto realmente debe aterrizar en un aeropuerto y poner el planeador en un hangar; la línea de turbonadas lo atrapará de nuevo pronto y pondrá en peligro el planeador si no está protegido. [54] [55] Dennis Pagen realizó un vuelo similar frente a un cumulonimbo supercelular durante las preliminares del campeonato mundial de ala delta de 1990 en Brasil [56] [57] donde pudo volar 35 km a alta velocidad sin un giro. Pagen reconoce que su logro fue muy arriesgado, ya que los ala delta (y aún más los parapentes ) son significativamente más lentos que los planeadores y pueden ser succionados dentro de la nube con mucha más facilidad .
Las únicas nubes cumulonimbus que podrían ser utilizadas por un piloto de planeador, con todas las reservas necesarias, podrían ser pequeñas nubes cumulonimbus aisladas o, en caso de necesidad, las líneas laterales asociadas con fuertes tormentas eléctricas. Sin embargo, los ejemplos anteriores muestran que una nube aparentemente inocua puede volverse muy peligrosa rápidamente. Las borrascas y las tormentas eléctricas supercelulares son definitivamente peligros mortales para los pilotos desinformados. Según las reglas de vuelo visual , los vuelos en áreas previas a la tormenta deben ser visuales; los pilotos deben poder observar la evolución de una nube de tormenta y tomar las medidas necesarias para evitarla o aterrizar rápidamente cuando sea apropiado.
Los ejemplos anteriores demuestran que los diferentes fenómenos asociados a los cumulonimbus pueden poner en peligro cualquier tipo de aeronave y sus ocupantes cuando el piloto vuela en las proximidades y especialmente en el interior de una nube de tormenta. Un piloto de avión nunca debería acercarse a un cumulonimbus.
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