Авиация вносит пусть и не главный, но значительный вклад в изменение климата: выбросы самолетов отвечают примерно за 3,5% глобального потепления, вызванного деятельностью человека. Но это не просто побочные продукты сжигания реактивного топлива: авиалайнеры часто оставляют за собой инверсионные следы — следы конденсации — кристаллов льда, которые образуют искусственные облака вокруг частиц в выхлопных газах самолетов.
Эти искусственные «облака» задерживают тепло в атмосфере Земли. Ученые полагают, что если бы мы могли уменьшить их количество, то это могло бы замедлить глобальное потепление. И хорошая новость в том, что по мнению исследователей из Breakthrough Energy и Google — для сокращения инверсионных следов не понадобится много денег.
Марк Шапиро, глава отдела инверсионных следов Breakthrough Energy, называет их сокращение “самым эффективным способом сокращения влияния авиации на климат, о котором мы знаем”.
Наука о контроле инверсионного следа зародилась в 1940—х годах, когда предпринимались попытки создать малозаметные военные самолеты, но к 1990-м годам ученые поняли, что перистые облака «помогают» нагревать атмосферу. А перистые облака похожи на инверсионные следы самолетов (и действительно могут образовываться из-за последних). В прошлом году Межправительственная группа экспертов по изменению климата (IPCC) подсчитала, что инверсионные следы составляют около 35% вклада авиационной промышленности в глобальное потепление.
Но благодаря обобщению спутниковых наблюдений, дополненному машинным обучением, авиакомпании могут влиять на образование инверсионных следов. Главное — избегать влажных “перенасыщенных льдом областей” атмосферы. Как правило, для этого требуются изменения высоты, аналогичные тем, которые пилоты уже выполняют, чтобы избежать зон турбулентности.
Breakthrough Energy, организация, основанная Биллом Гейтсом для поиска решений в области климата, и исследовательское подразделение Google отдельно разработали модели для прогнозирования того, где будут образовываться инверсионные следы, и в 2022 году они начали сотрудничать в разработке единого решения. “Прогнозы относительной влажности, как известно, неточны”, — объясняет Джулиет Ротенбург, которая руководит работой Google по исследованию изменения климата с помощью “искусственного интеллекта”.
Их подход использует данные метеорологического спутника НАСА GOES-16 наряду с другими погодными индикаторами. Разработчикам пришлось обучить программное обеспечение ИИ распознавать инверсионные следы в их наборе данных, а затем научить его предсказывать, где в будущем появятся области, благоприятствующие их образованию.
Визуализация инверсионных следов, обнаруженных в атмосфере, с использованием спутниковых данных и машинного обучения. Источник: Google
Чтобы протестировать продукт в полевых условиях, две организации привлекли American Airlines. Прогнозы были интегрированы в программное обеспечение для планирования полетов пилотов, и в течение 70 перелетов, в период с января по март 2023 года, пилоты выполняли рейсы как по модифицированным, так и по стандартным маршрутам для проведения опытных сравнений. Изучив спутниковые данные после полетов, исследователи смогли прийти к выводу, что их программное обеспечение уменьшило образование инверсионного следа на 54%.
Джилл Бликштейн, вице-президент American по устойчивому развитию:
Рано или поздно всем авиакомпаниям придется это сделать — уже через годы, а не десятилетия.
Тем не менее, есть проблемы, над которыми ещё нужно работать. Установлено, что дополнительное маневрирование увеличило расход топлива лайнеров American примерно на 2%, что Бликштейн считает “довольно значимой цифрой».
Мы не можем так легкомысленно относиться к дополнительным расходам.
Помимо перерасхода топлива, важно убедиться, что климатические преимущества от предотвращения инверсионных следов также перевешивают дополнительные выбросы.
Указанные выше организации планируют расширить эти эксперименты и привлечь другие авиакомпании и организации по управлению воздушным движением, в частности, к ночным полетам в воздушном пространстве с низкой плотностью, таким как трансатлантические маршруты. (Как ни странно, но ночные инверсионные следы обладают гораздо большим нагревательным эффектом.)
Хотя внедрение этой технологии в авиакомпаниях довольно дешево, необходимы дополнительные исследования и испытания. Планы по использованию спутниковых данных для оптимизации траекторий полета (с целью сжигания меньшего количества топлива, например) столкнулись с трудностями при координации действий с авиадиспетчерами.
Пока не ясно, как этот сервис будет внедрен в повседневную работу авиакомпаний. Google и Breakthrough рассматривают это как исследование, лежащее в основе их обязательств по сокращению выбросов углекислого газа. Бликштейн говорит, что American Airlines рада внести свой вклад в эти разработки. Однако он добавил, что любое снижение воздействия на климат не повлияет на обещание авиакомпании достичь чистого нулевого уровня выбросов к 2050 году, поскольку данные пока недостаточно детализированы, чтобы точно рассчитать вклад отдельной авиакомпании в выбросы связанные с инверсионными следами. По словам Ротштейна, запуск спутников с более высоким разрешением может изменить это. Но подобные спутники появятся на орбите лишь через несколько лет (данные НАСА).
Пока что в Breakthrough надеются создать независимую организацию, которая сможет собирать данные об инверсионных следах и обеспечивать их проверку. В конечном счете, концепция заключается в том, что организация становится поддерживаемым авиакомпаниями центром обмена этими данными, подобно Международной ассоциации авиационной торговли, местом глобальной координации в сфере авиаперевозок.
Самая главная хорошая новость в том, что несмотря на некоторые оговорки, существует реальный потенциал сократить вклад человека в глобальное потепление просто перенаправив самолеты на другие высоты/маршруты.
Другие позитивные новости экологии
Подписан исторический Договор об открытом море
Использованы материалы:
https://research.noaa.gov/2020/09/03/aviation-is-responsible-for-35-percent-of-climate-change-study-finds/
https://www.nature.com/articles/s41467-018-04068-0
https://www.mdpi.com/2226-4310/9/7/355
