Texto e foto: Fábio Laranjeira

Quando ocorre um acidente de grandes proporções como o do Air France 447, muitas são as hipóteses levantadas durante o curso da recuperação e investigação dos destroços. Muitas são as linhas de investigação envolvidas num acidente como esse, das mais lógicas às mais extravagantes teorias. Entre as hipóteses levantadas estão a desintegração da aeronave, ruptura do leme de direção, perda elétrica total ,entre outras.

Este artigo não tem a intenção de concluir ou apontar uma causa ou a causa dessa ocorrência, mas sim levantar mais uma hipótese. É fato que o tempo presente foi um fator contribuinte no acidente, mas será que algo relativamente simples – a interpretação do radar meteorológico – não possa ter tido um papel chave na cadeia de eventos que se seguiram depois?

Apesar dos significativos avanços na área de prevenção meteorológica, a segurança de se atravessar uma área de tempo ruim ainda depende da capacidade de decisão dos pilotos, e tal capacidade é sujeita a ter variações baseadas no conhecimento de cada envolvido e da política da companhia aérea em como lidar com situações relacionadas ao mau tempo. Entre as ferramentas utilizadas pelos pilotos para decidir como e se vão enfrentar uma área de mau tempo, estão as cartas prognósticas, os reports de outros pilotos e o radar meteorológico. É difícil estabelecer uma relação de acidentes que tiveram como fator contribuinte o erro na análise dos dados do radar meteorológico, porque geralmente são fatais e os investigadores não têm meios de avaliar se a interpretação poderia, ou não, ter sido fator relevante.

O uso do radar meteorológico data da II Guerra Mundial, quando operadores de radares militares perceberam que os ecos dos radares retornavam o chamado ruído (noise) de elementos meteorológicos como chuva ou neve. A primeira observação de um fenômeno meteorológico em um radar foi feita em 1953 por um engenheiro elétrico, que observou o retorno de um eco associado a uma tempestade. O uso do radar na aviação é regulamentado pela especificação do ARINC 708 para sistemas de radar de pulso-doppler aerotransportados.

Diferentemente dos radares de superfície, os radares de aviões comerciais têm que ter a antena móvel, de forma que possa manter-se estabilizada e apontando para a direção correta. Para tal esses radares contam com um sistema de posicionamento da antena que podeser ajustado pelos pilotos ou automaticamente.

Segundo imagens de satélite do horário do último report de posição da aeronave da Air France, pouco após o fixo de posição INTOL, havia uma grande formação conhecida como Complexo Convectivo da Mesoescala, muito comum naquela região. Análises das imagens mostram que a quase totalidade das nuvens seria de múltiplas células convectivas em estágio de maturidade ou tempestades já se dissipando, com uma extensa camada de nuvens cirrus.

Figura1.: Imagem de satélite no horário de 2:30Z. A linha azul mostra a rota do voo Air France 447. (Imagem cortesia Weather Graphics)

Figura2: A imagem da direita mostra áreas de tempestades ativas próximo ao horário da passagem da aeronave da Air France . As áreas cinzas, brancas e vermelhas denotam temperatura mais negativa, indicando células ativas. A imagem da esquerda mostra a mesma região escaneada pela AIRS (Atmospheric Infrared Sounder). Os pontos em vermelho, magenta e azul indicam as chamadas TPTS – Tempestades que Penetram a Troposfera, cujo topo das nuvens atingem próximo a 20 km de altura. (Cortesia Weather Graphics)

Existem atualmente diversos modelos de radares meteorológicos a bordo de aeronaves, porém o princípio básico de todos é analisar a quantidade de água na atmosfera, enviando um sinal que varia de 8000 a 12500hz (radares X-Band) e, conforme o retorno desse sinal, o radar mostra no seu display determinada cor. Essas cores variam de acordo com a quantidade de água refletida, sendo verde quando a quantidade é considerada pequena e, conforme a quantidade vai aumentando, as cores vão mudando progressivamente para amarelo, vermelho e até magenta. Com essas informações, de maneira bem superficial, é possível correlacionar que uma área verde significa chuva leve, o que poderia significar uma visibilidade restrita, mas não baixa, enquanto uma indicação vermelha pode indicar área de chuva pesada associada a turbulência. Ocorre que tais conclusões não podem ser tiradas única e exclusivamente baseadas na leitura direta do instrumento, mas geralmente advêm da capacidade de interpretação dos sinais aliada à experiência e treinamento.

O treinamento para o uso do radar geralmente consiste em leitura de manuais, programas de computadores que mostram determinadas situações ou uso de vídeos. Os operadores, durante o treinamento, são expostos às informações que geralmente são limitadas à operação básica do sistema e à interpretação básica das informações aliadas a demonstrações e ensinamentos informais entre tripulantes.

O processo de análise de informações pelo ser humano passa por diferentes níveis cognitivos, dependendo da natureza da tarefa. Durante o processo de decisão a informação passa por três estágios de hipóteses consistentes, fazendo distinção entre conhecimento prévio, regras definidas e experiência prévia (Rasmussen 1983). No estágio de conhecimento prévio as decisões geralmente são tomadas de forma rápida e direcionadas a aplicação de soluções. Entretanto, quando em face de uma situação não familiar, a informação tende a ser processada em um nível cognitivo mais elevado e a um processo de simulação mental e geração de hipótese que será examinada em detalhes até que seja confirmada ou rejeitada (Wickens et al., 1998), tornando o processo de decisão mais lento e nem sempre preciso. O sucesso desse tipo de processo decisório depende muito da capacidade de representação mental do problema e de conhecimento prévio. Com isso o conhecimento ideal requerido para efetivamente e eficientemente utilizar o radar meteorológico inclui a capacidade de: reconhecer padrões espaciais, conduzir uma estratégia eficiente para lidar com a situação, analisar as informações disponíveis de forma que sejam centradas na solução do problema, conduzir uma simulação mental das conseqüências das decisões e quais opções seriam possíveis no decorrer da tomada de decisão, capacidade de representar mentalmente o ambiente e um conhecimento técnico-teórico extensivo.

Devemos ter em mente que o radar meteorológico tem como propósito evitar e desviar de tempestades, e não de penetrá-las. Em 4 de abril de 1977 o voo 242 da Southern Airways acidentou-se após uma tentativa de pouso forçado em New Hope, na Georgia, EUA. O DC-9 perdeu os dois motores em voo e das 85 pessoas a bordo 62 morreram, 22 ficaram seriamente feridas e 1 com ferimentos leves. Oito pessoas no solo foram mortas e uma seriamente ferida. O voo 242 entrou em uma célula de tempestade entre o FL140 e FL170 quando em rota para Atlanta. O NTSB (National Transportation Safety Board) determinou como a causa provável do acidente a perda total de potência de ambos motores, devido à ingestão de quantidades massivas de água e granizo, aliada a movimentos na manete de potência que levaram a um stall de compressor, danificando o motor. Como fator contribuinte concluiu-se que houve falha no despacho da empresa em fornecer aos tripulantes informações atualizadas sobre o mau tempo em rota, e a confiança excessiva do comandante em relação ao radar meteorológico para penetrar em áreas de mau tempo. O que pode ter levado a tripulação a encarar tal formação foi – além da confiança no sistema – a falha na interpretação da chamada “atenuação de sinal” do radar, o que provavelmente pode ter acontecido também com a tripulação do Air France 447.

O retorno do eco do radar meteorológico é proporcional ao tamanho da gota e, portando, proporcional a intensidade da precipitação. Por isso a tripulação deve ter em mente que gotas muito pequenas (como as que formam neblina) não vão dar retorno algum no radar, ao passo que grandes precipitações vão retornar um sinal forte. Ocorre que a refletividade da precipitação não depende somente da sua intensidade, mas também do tipo. Precipitações que contém água vão retornar sinais mais fortes do que precipitações secas. Por exemplo, granizo seco retorna um sinal mais fraco do que granizo molhado. Assim como as partes superiores de uma tempestade, que contém cristais de gelo, retornam sinais mais fracos do que os sinais da porção mediana de uma formação, geralmente cheia de água ou granizo molhado.

Interpretar os sinais do radar meteorológico é quase uma arte, baseada no conhecimento e experiência. O gradiente das cores (a distância entre elas) pode indicar turbulência, por exemplo. Quanto mais próximas as cores estão, maior a chance de se pegar ar turbulento. Outro aspecto importante na interpretação do sinal é a posição geográfica da tempestade. Em locais onde o ar é muito úmido (próximo ao mar, por exemplo) a convecção termal vai produzir nuvens que são cheias de água. Essas nuvens têm alta refletividade, mas não necessariamente podem ser uma ameaça. Ao passo que em regiões equatoriais, onde os ventos convergentes nas Zonas de Convergência Intertropical (ITCZ, na sigla em inglês) podem produzir grandes fluxos de ar, resultando em células muito mais potentes e menos reflexivas, tornando-as mais difíceis de ser detectadas. Entretanto, nesses tipos de nuvens a turbulência dentro ou acima delas pode ser muito maior do que a imagem do radar pode aparentar.

Há dois aspectos críticos no uso do radar meteorológico: o tilt e a atenuação do sinal. O tilt permite ao piloto controlar o ângulo da antena, colocando-a para cima ou para baixo. Esse ajuste pode ser automático (nos radares mais novos) ou manual. De todos os aspectos do uso do radar, o correto posicionamento do tilt é dos mais críticos. Utilizar o tilt de forma correta quando voando em direção a uma tempestade fará a diferença entre ter informações importantes ou nenhuma informação. Vejamos quatro exemplos de posição de antena (tilt):

Tilt ainda muito alto, acima do nível de congelamento. O retorno do sinal mostra somente precipitação congelada (dry).

Tilt corretamente ajustado, mostrando o máximo de informações.

Tilt muito para baixo, fazendo com que o retorno do sinal seja mais do solo do que de nuvens. Essa situação pode acontecer também se o tilt não for ajustado para cima durante a descida.

Outro fator crítico junto ao ajuste do tilt é a atenuação do sinal do radar. Como já vimos, o radar depende que o sinal que emite seja refletido em algo e retorne a antena. Uma área de precipitação pesada pode esconder uma área ainda mais perigosa, uma vez que grande parte dos sinais do radar já foi refletida pela formação à frente ou até mesmo absorvida por ela. Com isso o sinal do radar volta mais fraco, mostrando na tela uma área de formação que pode ser mal interpretada como pequena ou até mesmo não ameaçadora. Os radares mais modernos já possuem capacidade de aplicar correção ao sinal quando o software suspeita que houve atenuação, reduzindo assim o fenômeno, mas não eliminando-o. Muitas vezes um “black hole” atrás de uma área vermelha deve ser sempre considerado uma zona muito ativa e ser tratada como potencialmente ameaçadora.

Vejamos o exemplo de retorno de radar que mostramos acima. Na situação C o tilt está corretamente ajustado e temos uma noção de como é a formação que está à frente. Entretanto devemos interpretar a área verde (que está atrás e parece mais tranqüila) como justamente a área onde tem a maior atividade, por causa da atenuação do sinal. Se a tripulação não levar isso em consideração, a chance de encontrar uma situação de turbulência severa é muito alta e, provavelmente, poderá ultrapassar os limites estruturais do avião ou até mesmo o limite de água/gelo que pode ser ingerido pelos motores, como aconteceu com o DC‐9.

Voltando ao Air France 447, a tripulação enfrentou células ativas de um Complexo Convectivo da Mesoescala na região da ITCZ. Segundo consta, as formações não eram atípicas para a região e o seu topo variava de 40.000 pés a 55.000 pés, podendo até mesmo ultrapassar essa altitude, conforme a temperatura do topo das nuvens indicava (veja figura abaixo – Weather Graphics):

Esse corte longitudinal mostra que a aeronave da Air France enfrentou duas grandes formações e, baseados no que discutimos acima, podemos levantar a hipótese de que por mais que o radar estivesse com o tilt bem ajustado, e independente da posição do radar em AUTO ou MAN, a tripulação pode ter mal interpretado o retorno dos sinais devido à atenuação, levando a crer que um possível desvio pudesse evitar uma área mais ativa, quando o contrário aconteceu. Não se pode concluir que a formação tenha derrubado o avião, uma vez que baseado em estudos anteriores, a formação encontrada neste dia está dentro dos padrões da região. Entretanto, pode-se levantar a hipótese de que o avião possa ter enfrentado situação de forte turbulência por um período superior a 10 minutos, podendo levar, por causa dessa longa exposição à turbulência severa, a uma possível perda de controle da aeronave¹.

Podemos reforçar esta suposição baseados no ASRS (Aviation Safety Report System) da NASA datado de outubro de 2001, quando uma aeronave encontrou uma área de turbulência severa não prevista durante uma descida quando passava pelo FL210. Segundo o ASRS as condições eram IMC e com relâmpagos contínuos. O radar meteorológico estava funcional e corretamente ajustado para as condições. Devido ao ACC reportar turbulência moderada na área, a tripulação decidiu deixar a ignição ligada. A turbulência que veio em seguida foi rápida e imediata. O PF (comandante) imediatamente retardou as manetes de potência para idle e desligou o A/P evitando que a aeronave rolasse e entrasse em atitude invertida, mas a razão de descida ou a altitude foi impossível de se manter. A aeronave em seguida parou de descer e iniciou uma subida com razão moderada. Após 5 a 10 segundos do encontro a tripulação recebeu aviso de “oil pressure” de ambos os motores e, ao verificar os indicadores dos motores, o PNF confirmou não haver anormalidade com eles. Ao sair da área de turbulência severa imediatamente notificaram o ATC. Não havia passageiros ou comissários a bordo, uma vez que era um traslado. Segundo a tripulação não havia meios de detectar ou evitar tal situação.

O radar meteorológico não é capaz de detectar nuvens com baixa quantidade de gotas ou sem precipitação, não tem capacidade de detectar a CAT (Clear Air Turbulence), relâmpagos ou windshear (sem precipitação). Em vôos longos, para se evitar surpresas e ser pego por formações escondidas atrás de atenuação de sinal, recomenda-se que a o PF mantenha o seu ND com range de 80NM e o PNF mantenha o range em 160 NM, devendo a tripulação se lembrar sempre que a decisão de fazer os desvios pode ser tomada até 40 NM antes de uma formação pesada. Quando abaixo dessa distância, já poderá ser encontrada turbulência e granizo. Dentre os fatores que podem levar uma tripulação a entrar inadvertidamente em uma formação pesada estão o mal uso do radar, má interpretação dos sinais retornados, range pequeno no ND, não suficiente para a tripulação decidir se a trajetória escolhida esconde alguma formação bloqueada por tempo ainda mais severo, mal uso to TILT ou da função GAIN, e excesso de confiança no sistema.

Lembre-se sempre que o radar deve ser usado para evitar formações, nunca para voar entre elas. Como toda ferramenta, deve-se saber o uso adequado para que possa utilizá-lo de maneira eficiente e eficaz. Apesar de basicamente o principio de detecção ser o mesmo, cada radar têm suas particularidades, e não mostram determinadas formações ou tipos de formações igualmente. Cabe aos usuários dessa ferramenta conhecer a fundo o seu uso e particularidades, sabendo suas capacidade e limitações. A análise da forma do retorno dos sinais bem como as cores devem ser observadas para identificar tempestades. A função GAIN deve ser usada sempre para uma análise mais profunda, mas sempre deve voltá-la para a posição AUTO ou CAL, de forma que o radar seja um aliado e mostre o que a tripulação precisa saber.

Como regra geral, além de conhecer sobre o radar que está sendo utilizado, a tripulação deve se familiarizar com os formatos mais comuns de tempestades de forma a interpretá-las da melhor maneira, e gerenciar de forma efetiva o uso do TILT para que sempre tenha em mãos as melhores informações que o radar possa fornecer.

Fontes Consultadas:

‐ Flight Operation Briefing Notes – Adverser Weather Operations (Airbus Flight Operations Support and Services – Rev 02/Fev2007)

‐ Air France 447 – A Detailed Meteorological Analysis – visitado em 16/06/09 http://www.weathergraphics.com/tim/af447/

‐ The interpretation and use of weather radar displays in aviation (Dr Mark Wiggins, University of Western Sydney) Abril 2005

‐ Role of the ITCZ, Data Discovery Hurricane Science Center, Diana Engle (2001‐2003)

‐ Call Back 266 (Out/01) – ASRS, visitado em 17/06/2009 http://asrs.arc.nasa.gov/publications/callback/cb_266.htm

¹Sabe-se pela publicação no dia 27 de Maio de 2011 pelo órgão investigador francês BEA (Bureau d'Enquêtes et d'Analyses) de uma nota contendo o relato dos fatos referentes ao acidente com o Airbus A330 da Air France a partir das informações dos gravadores de voz e dados de voo do avião, que a tripulação estava lutando contra uma situação de estol que teve início logo após o piloto automático e a aceleração automática terem sido desligados, havendo menção sobre o avião estar em uma área de turbulência mas não havendo indicação referente à influência que ela pode ter exercido sobre a perda de controle, uma vez que tal nota não teve como objetivo analisar a cadeia de eventos que levou ao acidente com o avião da Air France.

Sobre o autor:

Fábio Laranjeira é membro fundador e administrador do Contato Radar.

Formado em ciências aeronáuticas pela PUC-RS, é agente de segurança de voo e piloto de linha aérea habilitado em aeronaves Boeing 727 e Airbus da família A320, voando atualmente as aeronaves Airbus na Avianca Brasil.

Sobre o texto:

Este texto é a versão completa (acrescida com trechos originalmente não publicados) do texto que foi publicado em Julho de 2009 na edição número 182 da Revista AeroMagazine, publicação para a qual o autor escreve.