El impacto climático de la aviación se debe en parte a las estelas de condensación, la condensación que un avión proyecta en el cielo al atravesar las capas heladas y húmedas de la atmósfera. Las estelas de condensación atrapan el calor que irradia la superficie del planeta, y aunque la magnitud de este impacto es incierta, varios estudios sugieren que podrían ser responsables de aproximadamente la mitad del impacto climático de la aviación.
por Jennifer Chu, Instituto Tecnológico de Massachusetts
Los pilotos podrían reducir el impacto climático de sus aviones evitando las zonas propensas a las estelas de condensación, de forma similar a ajustar la altitud para evitar las turbulencias. Sin embargo, para ello es necesario saber en qué zonas del cielo es probable que se formen estelas.
Para realizar estas predicciones, los científicos estudian imágenes de estelas de condensación formadas en el pasado. Las imágenes tomadas por satélites geoestacionarios son una de las principales herramientas que utilizan los científicos para desarrollar sistemas de identificación y prevención de estelas de condensación.
Pero un nuevo estudio demuestra que la capacidad de observación de los satélites geoestacionarios tiene límites. Ingenieros del MIT analizaron imágenes de estelas de condensación tomadas con satélites geoestacionarios y las compararon con imágenes de las mismas zonas tomadas por satélites de órbita baja (LEO). Los satélites LEO orbitan la Tierra a menor altitud y, por lo tanto, pueden capturar más detalles. Sin embargo, dado que los satélites LEO solo toman una imagen al pasar, capturan imágenes de la misma zona con mucha menos frecuencia que los satélites geoestacionarios (GEO), que capturan imágenes de la misma región de la Tierra continuamente cada pocos minutos.
Los investigadores descubrieron que los satélites geoestacionarios pasan por alto aproximadamente el 80% de las estelas de condensación que aparecen en las imágenes LEO. Los satélites geoestacionarios detectan principalmente estelas de condensación más grandes que han tenido tiempo de crecer y extenderse por la atmósfera. Las estelas de condensación que los satélites LEO pueden detectar suelen ser más cortas y delgadas. Estas estelas más finas probablemente se formaron inmediatamente a partir de los motores de un avión y aún son demasiado pequeñas o no lo suficientemente nítidas como para que los satélites geoestacionarios las detecten.
El estudio destaca la necesidad de un enfoque multiobservacional para el desarrollo de sistemas de identificación y prevención de estelas de condensación. Los investigadores enfatizan que tanto las imágenes satelitales GEO como LEO tienen sus ventajas y desventajas. Las observaciones de ambas fuentes, así como las imágenes tomadas desde tierra, podrían proporcionar una visión más completa de las estelas de condensación y su evolución.
«Con más ‘ojos’ en el cielo, podríamos empezar a comprender cómo es la vida de una estela de condensación», afirma Prakash Prashanth, investigador del Departamento de Aeronáutica y Astronáutica (AeroAstro) del MIT. «Así podremos comprender cuáles son sus propiedades radiativas a lo largo de su vida, y cuándo y por qué una estela de condensación es importante para el clima».
El nuevo estudio se publica en la revista Geophysical Research Letters . Entre los coautores del estudio del MIT se encuentran la primera autora, Marlene Euchenhofer, estudiante de posgrado de AeroAstro; Sydney Parke, estudiante de grado; Ian Waitz, profesor Jerome C. Hunsaker de Aeronáutica y Astronáutica y vicepresidente de investigación del MIT; y Sebastian Eastham, del Imperial College de Londres.
Imagen de la columna vertebral
Las estelas de condensación se forman cuando los gases de escape de los aviones entran en contacto con aire gélido y húmedo, y las partículas de los gases actúan como semillas donde se acumula el vapor de agua y se congela formando cristales de hielo. A medida que un avión avanza, deja una estela de condensación que comienza como un fino hilo que puede crecer y extenderse a grandes distancias, perdurando varias horas antes de disiparse.
Cuando persiste, una estela de condensación actúa de forma similar a una nube de hielo y, como tal, puede tener dos efectos opuestos: uno en el que actúa como una especie de escudo térmico, reflejando parte de la radiación solar. Por otro lado, una estela de condensación también puede actuar como una manta, absorbiendo y reflejando parte del calor de la superficie. Durante el día, cuando brilla el sol, las estelas de condensación pueden tener efectos tanto de escudo térmico como de atrapamiento. Por la noche, las estelas, similares a las nubes, solo tienen un efecto de atrapamiento y calentamiento. En resumen, los estudios han demostrado que las estelas de condensación, en conjunto, contribuyen al calentamiento del planeta.
Se están realizando múltiples esfuerzos para desarrollar y probar sistemas de prevención de estelas de condensación en aeronaves con el fin de reducir el impacto de la aviación en el calentamiento global. Los científicos están utilizando imágenes de estelas de condensación desde el espacio para fundamentar dichos sistemas.
«Las imágenes satelitales geoestacionarias son la herramienta fundamental para la detección de estelas de condensación», afirma Euchenhofer. «Al ubicarse a 36.000 kilómetros sobre la superficie, pueden cubrir una amplia zona y observar el mismo punto día y noche, lo que permite obtener nuevas imágenes de la misma ubicación cada cinco minutos».
Pero lo que aportan en velocidad y cobertura, los satélites geoestacionarios carecen de claridad. Las imágenes que toman tienen aproximadamente una quinta parte de la resolución de las tomadas por los satélites LEO. Esto no sorprendería a la mayoría de los científicos. Pero Euchenhofer se preguntó cuán diferentes serían las imágenes de estelas de condensación geoestacionarias y LEO, y qué oportunidades habría para mejorar la imagen si se combinaran ambas fuentes.
«Seguimos creyendo que los satélites geoestacionarios son la piedra angular de la evasión basada en la observación debido a su cobertura espacial y la alta frecuencia con la que obtenemos imágenes», afirma. «Creemos que los datos podrían mejorarse si incluimos observaciones de órbitas terrestres bajas y otras fuentes de datos, como cámaras terrestres».
Capturando el rastro
En su nuevo estudio, los investigadores analizaron imágenes de estelas de condensación de dos sensores satelitales: el Advanced Baseline Imager (ABI), a bordo de un satélite geoestacionario que normalmente se utiliza para observar estelas de condensación, y el Visible Infrared Radiometer Suite (VIIRS), de mayor resolución, un instrumento a bordo de varios satélites LEO.
Para cada mes, de diciembre de 2023 a noviembre de 2024, el equipo seleccionó una imagen de los Estados Unidos continentales tomada por VIIRS durante su sobrevuelo. Encontraron imágenes correspondientes del mismo lugar, tomadas aproximadamente a la misma hora por la sonda geoestacionaria ABI. Las imágenes se tomaron en el espectro infrarrojo y se representaron en falso color, lo que permitió a los investigadores identificar con mayor facilidad las estelas de condensación que se formaban tanto de día como de noche. Posteriormente, los investigadores trabajaron visualmente, ampliando cada imagen para identificar, delinear y etiquetar cada estela que pudieron ver.
Al comparar las imágenes, descubrieron que las imágenes GEO omitían aproximadamente el 80 % de las estelas observadas en las imágenes LEO. También evaluaron la longitud y el ancho de las estelas en cada imagen y descubrieron que las imágenes GEO capturaban principalmente estelas más grandes y largas, mientras que las imágenes LEO también podían distinguir estelas más cortas y pequeñas.
«Encontramos el 80% de las estelas de condensación que pudimos ver con satélites LEO, pero que no pudimos ver con cámaras GEO», afirma Prashanth, director ejecutivo del Laboratorio de Aviación y Medio Ambiente del MIT. «Eso no significa que no se haya captado el 80% del impacto climático. Porque las estelas de condensación que vemos con cámaras GEO son las más grandes y probablemente tengan un mayor impacto climático».
Aún así, el estudio destaca una oportunidad.
«Queremos asegurarnos de que este mensaje se transmita: los sensores geoestacionarios son extremadamente potentes en cuanto a la extensión espacial que cubren y la cantidad de imágenes que podemos obtener», afirma Euchenhofer. «Pero depender únicamente de un instrumento, especialmente cuando se trata de la formulación de políticas, probablemente sea una imagen demasiado incompleta para informar a la ciencia y también a las aerolíneas sobre cómo evitar las estelas de condensación. Realmente necesitamos cubrir esta brecha con otros sensores».
El equipo afirma que otros sensores podrían incluir redes de cámaras terrestres que, en condiciones ideales, pueden detectar estelas de condensación en tiempo real a medida que los aviones las forman. Estas estelas de condensación más pequeñas y recientes suelen ser pasadas por alto por los satélites geoestacionarios.
Una vez que los científicos dispongan de estos datos terrestres, podrán correlacionar la estela con el avión y utilizar los datos de vuelo del avión para identificar la altitud exacta a la que aparece. Posteriormente, podrán rastrear la estela a medida que crece y se propaga por la atmósfera, utilizando imágenes geoestacionarias.
Con el tiempo, y con suficientes datos, los científicos podrían desarrollar un modelo de pronóstico preciso, en tiempo real, para predecir si un avión se dirige hacia una región donde podrían formarse y persistir estelas de condensación, y cómo podría cambiar su altitud para evitar esa región.
«La gente ve la prevención de las estelas de condensación como una oportunidad económica y a corto plazo para atacar uno de los sectores del transporte más difíciles de combatir», afirma Prashanth.
En la aviación, no disponemos de muchas soluciones sencillas para reducir nuestro impacto climático. Pero es prematuro hacerlo hasta que tengamos mejores herramientas para determinar dónde se forman las estelas de condensación en la atmósfera, comprender su impacto relativo y verificar los resultados de su prevención. Debemos hacerlo de forma cuidadosa y rigurosa, y aquí es donde entran en juego muchos de estos elementos.
Más información: Marlene V. Euchenhofer et al., Limitaciones en la observación de estelas de condensación mediante satélites geoestacionarios, Geophysical Research Letters (2025). DOI: 10.1029/2025gl118386
