Cosa sono le scie di condensazione?

Bruciando un chilogrammo di carburante per aerei si produce circa 1,25 kg di vapore acqueo, e il gas di scarico esce dal motore a diverse centinaia di grado. Alla quota di crociera, l'aria ambiente è tipicamente tra −40 e −60 °C e contiene quasi nessuna umidità. Quando la nuvola calda di scarico si mescola con quest'aria, la miscela passa attraverso uno stato in cui è sovrassatura rispetto all'acqua: il vapore si condensa sulle particelle di fuliggine e solfati che il motore emette anch'esso, formando goccioline che congelano quasi istantaneamente in cristalli di ghiaccio. L'intero processo dura ben meno di un secondo, per questo la linea bianca appare solo a breve distanza dai motori e non direttamente all'ugello. La distanza corrisponde al tempo che la nuvola di scarico impiega a raffreddarsi.

Se si formi o no una scia di condensazione è prevedibile. Il criterio di Schmidt-Appleman, sviluppato negli anni '40 e '50, collega temperatura ambiente, pressione dell'aria, umidità ed emissione di acqua e calore del motore per chilogrammo di carburante a una temperatura soglia; sotto di essa si forma una scia, sopra no. I motori moderni ad alto rapporto di diluizione, che emettono aria più fredda con la stessa emissione d'acqua, formano scie di condensazione a temperature leggermente più calde rispetto ai vecchi turbogetti.

Se l'aria ambiente è secca, i cristalli di ghiaccio sublimano di nuovo in vapore in pochi secondi, e la scia resta un breve tratto. Se l'aria è già sovrassatura rispetto al ghiaccio — frequente nella troposfera superiore prima di un fronte — i cristalli sopravvivono, crescono assorbendo umidità ambientale e vengono distribuiti dal wind shear in ampie bande. Queste scie di condensazione persistenti possono durare ore e diventare quasi indistinguibili dalle nubi cirri naturali; in certi giorni, una rotta aerea molto trafficata si disegna come un'intera griglia di tali scie. Lo stesso tipo di aereo può lasciare una scia persistente un giorno e nessuna il giorno dopo — solo perché la massa d'aria è cambiata.

I cirri da scie di condensazione riflettono un po' di luce solare di giorno, ma trattengono calore uscente sia di giorno che di notte, quindi l'effetto netto è un riscaldamento. Studi per l'Unione Europea e dell'IPCC stimano che gli effetti non-CO2 dell'aviazione, dominati dai cirri da scie di condensazione, siano di grandezza simile al riscaldamento causato dalla loro CO2 — sebbene con grande incertezza. Poiché una piccola parte dei voli, in determinati strati d'aria umida, produce la maggior parte delle scie di lunga durata, compagnie aeree e ricercatori testano cambiamenti di quota di alcune centinaia di metri per evitarle. Carburanti con meno zolfo e fuliggine producono anch'essi meno cristalli di ghiaccio.

Non ogni scia bianca proviene da un motore. In aria molto umida, un'ala può lasciare una breve scia a causa del calo di pressione sopra la sua superficie superiore o ai bordi dei flap, più comunemente in fase di avvicinamento. Anche i vortici di estremità alare possono concentrare cristalli di ghiaccio in tubi visibili. E l'idea delle "scie chimiche", secondo cui le scie sarebbero sostanze chimiche spruzzate intenzionalmente, non ha fondamento: la composizione delle scie di condensazione viene misurata direttamente da aerei di ricerca da decenni, e si tratta di ghiaccio.