Bjorn Birnir teme quando um companheiro de assento no avião pergunta o que ele faz para ganhar a vida. Isso porque Birnir é um dos principais estudiosos mundiais de turbulência, o movimento caótico de fluidos, como água ou ar, em meio a uma perturbação. Inevitavelmente, o companheiro de assento fará a Birnir a única pergunta que ele sabe que está por vir e que detesta responder: Afinal, quão perigosa é a turbulência?
Atualmente, essa pergunta está sendo feita com frequência cada vez maior pelos 3 milhões de pessoas que voam diariamente de e para aeroportos somente nos EUA. Antes aparentemente relegada a um incômodo secundário da aviação comercial, como comida ruim e espaço insuficiente para as pernas, a turbulência severa só está piorando.
Em 2023, pesquisadores britânicos usaram dados meteorológicos coletados ao longo de várias décadas para chegar à conclusão de que a turbulência severa sobre o oceano Atlântico Norte havia aumentado 55% entre 1979 e 2020. (O estudo analisou apenas a turbulência de ar claro, que ocorre quando um avião não está voando através de uma tempestade ou sobre uma cordilheira; esse tipo de turbulência é especialmente difícil de prever.)
“Pensei muitas vezes que seria maravilhoso se pudéssemos tornar as viagens aéreas um pouco mais agradáveis”, disse Birnir, que dirige o Centro de Ciência Complexa e Não Linear na Universidade da Califórnia, em Santa Bárbara, e também preside o departamento de matemática lá.
Sua contribuição mais recente para esse esforço é um artigo recente na revista científica Physical Review Research que, segundo ele, apresenta possivelmente o modelo mais avançado de movimento turbulento. Este modelo poderia, por sua vez, ajudar engenheiros que se esforçam para tornar os voos mais seguros e menos estressantes.
“O design de aviões vai se beneficiar”, disse Birnir. “Definitivamente deveríamos ver melhores modelos meteorológicos.”
Thomas Q. Carney, professor aposentado de tecnologia de aviação da Universidade Purdue que acumulou mais de 11 mil horas de voo como piloto, disse: “Quanto melhor o modelo, quanto mais ele captura do campo turbulento específico, melhor será a previsão, que é o que o piloto vai usar.”
Voar em companhias aéreas americanas continua sendo excepcionalmente seguro, mas acidentes recentes começaram a erodir a confiança na aviação comercial.
Este mês, o Conselho Nacional de Segurança nos Transportes divulgou um relatório preliminar sobre um voo da Delta Air Lines que feriu várias pessoas durante um encontro no final de julho com ar inesperadamente turbulento sobre Wyoming. Os pilotos haviam tentado evitar mau tempo, apenas para serem inesperadamente sacudidos por fluxos turbulentos. (As mudanças climáticas também podem estar tendo um efeito, já que uma atmosfera em aquecimento afeta a pressão do ar e a velocidade do vento.)
A turbulência há muito representa um desafio para os cientistas, embora pesquisadores nos últimos anos tenham feito mudanças significativas na compreensão de como a turbulência funciona. Richard P. Feynman, físico ganhador do prêmio Nobel, certa vez a chamou de “o problema não resolvido mais importante da física clássica”.
Um dos motivos é que a turbulência “é baseada em tantas partes móveis, por assim dizer —temperatura, pressão, vento, etc.”, disse Patrick Smith, que escreve sobre aviação em seu site, Ask the Pilot. “Os fatores e condições que causam ar turbulento podem mudar muito rapidamente.”
O sistema é inerentemente caótico, recusando-se a evoluir ao longo de um caminho previsível. Partículas em movimento turbulento “começam a divergir em diferentes direções”, disse Tanner D. Harms, que estudou turbulência como estudante de doutorado no Instituto de Tecnologia da Califórnia. Essas direções são excepcionalmente difíceis de modelar com precisão. “A definição de caos está quase entrelaçada na própria turbulência.”
Birnir trabalhou com Luiza Angheluta-Bauer, física teórica da Universidade de Oslo, para criar um modelo que combina dois métodos diferentes para observar turbulência: o que são conhecidos como mecânica Lagrangiana e Euleriana. Especialistas dizem que nenhuma estrutura pode explicar completamente por si só como a turbulência funciona.
Isso porque essas duas estruturas observam aspectos fundamentalmente diferentes de um sistema turbulento. Na mecânica Lagrangiana, os pesquisadores observam uma partícula simples, enquanto na estrutura Euleriana eles olham para um único ponto no espaço.
Em termos simples, a mecânica Lagrangiana é como observar uma folha flutuando rio abaixo, sujeita aos caprichos dos redemoinhos na água. Por outro lado, a mecânica Euleriana é como observar uma rocha que se projeta da superfície do rio e estudar como a turbulência da água se move ao redor desse ponto fixo.
A turbulência Lagrangiana é mais difícil de modelar porque requer uma compreensão de como uma partícula solitária se comportará. Essa partícula solitária irá “executar o movimento mais complicado que você poderia imaginar”, disse Birnir.
Saber como cada tipo de turbulência se encaixa no quadro geral é semelhante a selecionar a lente apropriada para um microscópio, já que ambos são altamente dependentes da perspectiva. “Mesma turbulência, histórias diferentes”, disse Tomek Jaroslawski, pesquisador de pós-doutorado no Centro de Pesquisa de Turbulência em Stanford. “Nenhuma visão está errada —são apenas maneiras diferentes de fazer uma pergunta à natureza.”
Birnir e Angheluta-Bauer usaram abordagens teóricas e estatísticas. Anteriormente, os físicos não haviam conseguido criar um modelo tão abrangente de movimento turbulento. “O resultado é inovador, não há dúvida sobre isso”, disse Katepalli Sreenivasan, ex-reitor da Escola de Engenharia Tandon da Universidade de Nova York, reconhecendo que alguns especialistas discordavam de sua avaliação.
“Turbulência totalmente desenvolvida é onde as coisas ficam simplesmente loucas”, disse J. Doyne Farmer, professor de sistemas complexos e caóticos na Universidade de Oxford. “Esses redemoinhos estão se comportando de maneira muito caótica, e há muitos graus de liberdade.”
Birnir disse que acredita que o voo da Delta sobre Wyoming “parece ser um exemplo típico de intermitência severa na turbulência Euleriana”, embora tenha dito que não poderia fazer uma análise definitiva sem acesso aos dados brutos. Ele disse que um modelo de turbulência mais nuançado poderia ter permitido que os pilotos tomassem medidas preventivas, como reduzir a potência do motor, para contrariar a irregularidade Euleriana pela qual estavam voando.
Carney, da Universidade Purdue, confessou que parte do trabalho que Birnir e Angheluta-Bauer fizeram estava além de sua compreensão e provavelmente estaria além do alcance de qualquer piloto sem experiência em dinâmica computacional de fluidos. Mas isso não diminuiu sua utilidade potencial. “Estou confiante de que eles estão contribuindo para o estado do conhecimento”, disse ele.
Fonte ==> Folha SP – TEC
