Smugi kondensacyjne nie mają dobrej opinii. Zjawisko powstające w wyniku przelotu samolotu przez atmosferę, wpływa negatywnie na stan środowiska, a do tego stanowi element głośnej teorii spiskowej o tak zwanych chemtrailsach czyli szkodliwych dla ludzi substancjach rozpylanych po kryjomu przez samoloty. Badacze chcą zająć się tym pierwszym zagadnieniem. Być może dzięki temu uda się częściowo ograniczyć wpływ lotnictwa na zmiany klimatyczne.
Czym są smugi kondensacyjne i jak powstają? Odpowiadają za 1/3 wpływu lotnictwa na klimat
Sztuczna inteligencja ma pomóc ograniczyć powstawanie trwałych smug kondensacyjnych, które zwiększają wpływ lotnictwa na ocieplenie klimatu. W ramach projektu Operation Blue Skies, wartego około 5 mln funtów, podczas dwóch kolejnych zim część samolotów latających między Europą a Ameryką Północną będzie nieznacznie zmieniać wysokość, aby omijać obszary sprzyjające tworzeniu się takich smug. Naukowcy chcą sprawdzić, czy tak niewielkie zmiany mogą przynieść zauważalne korzyści.
Czytaj więcej
Emisje generowane przez sektor lotniczy w Europie przekroczyły już poziomy sprzed pandemii – wynika z analizy organizacji Transport & Environment....
Białe smugi pozostające na niebie za samolotami są powszechnym zjawiskiem, jednak naukowcy od lat badają ich wpływ na klimat i szukają sposobów na ograniczenie tych, które utrzymują się przez dłuższy czas. Choć smugi kondensacyjne nie są bezpośrednim zagrożeniem dla planety w skali globalnej, to mogą mieć one negatywny wpływ na środowisko – między innymi poprzez zwiększanie pokrywy chmur. Dlaczego? Chmury mają wpływ na rozpraszanie światła słonecznego i promieniowanie cieplne w atmosferze, co może prowadzić do lokalnych zmian temperatury i warunków pogodowych.
Naukowcy – w ramach brytyjskiego projektu Operation Blue Skies – chcą teraz wykorzystać sztuczną inteligencję, aby przewidywać, w których częściach atmosfery panują warunki sprzyjające powstawaniu trwałych smug kondensacyjnych. Testy mają potrwać 30 miesięcy i objąć przestrzeń powietrzną Shanwick Oceanic Control Area we wschodniej części północnoatlantyckiego korytarza lotniczego. Jest to jeden z głównych szlaków łączących Europę z Ameryką Północną, a jednocześnie obszar szczególnie sprzyjający tworzeniu się smug kondensacyjnych. Według danych odpowiada on za około 5 proc. globalnego ocieplenia związanego z tym zjawiskiem.
W projekcie uczestniczą między innymi Google, brytyjski Departament Transportu, Met Office, operator kontroli ruchu lotniczego NATS, naukowcy z University of Cambridge i Imperial College London oraz organizacja badawcza Contrails.org.
Czytaj więcej
Naukowcy twierdzą, że redukcja emisji w branży lotniczej – nawet o połowę – jest możliwa bez konieczności drastycznego ograniczania liczby połączeń...
Smugi kondensacyjne powstają wysoko nad ziemią, gdy gorące spaliny z silników samolotu trafiają na bardzo zimne i wilgotne powietrze. W takich warunkach wokół drobnych cząstek sadzy tworzą się kryształki lodu, które z ziemi widzimy właśnie jako białe smugi na niebie. Większość smug kondensacyjnych znika po krótkim czasie. Jeśli jednak na dużej wysokości jest odpowiednio zimno i wilgotno, mogą utrzymywać się one znacznie dłużej, stopniowo się rozprzestrzeniać i tworzyć chmury. Te zatrzymują część ciepła w atmosferze, przez co przyczyniają się do ocieplenia klimatu. Według organizacji Contrails.org cienkie białe smugi powstające za samolotami odpowiadają za około 1-2 proc. ocieplenia Ziemi. Paul Hodgson – techniczny lider Operation Blue Skies w Google – ocenia natomiast, że wpływ smug może odpowiadać nawet za około jedną trzecią całego klimatycznego oddziaływania lotnictwa.
„Uważamy, że ocieplenie powodowane przez smugi kondensacyjne odpowiada mniej więcej za jedną trzecią całego wpływu lotnictwa na ocieplenie klimatu” – powiedział ekspert w programie BBC „Tech Life”. Zastrzegł, że dokładna skala tego oddziaływania nadal obarczona jest niepewnością. Jak jednak podkreślił, naukowcy są przekonani, że jest to „albo dość duży problem, albo bardzo duży problem”.
Korekta o 610 metrów. Pasażerowie nawet nie zauważą różnicy
Google wykorzysta zdjęcia satelitarne oraz dane dotyczące lotów, aby ustalić, gdzie samoloty wcześniej tworzyły smugi kondensacyjne. Informacje te zostaną następnie zestawione z danymi i prognozami pogodowymi, co ma pozwolić wskazywać obszary atmosfery, w których warunki będą sprzyjały powstawaniu kolejnych smug. Prognozy trafią później do NATS (National Air Traffic Services) – głównego brytyjskiego operatora kontroli ruchu lotniczego i dostawcy usług żeglugi powietrznej. Kontrolerzy ruchu lotniczego będą mogli następnie kierować samoloty w taki sposób, aby omijały wskazane obszary.
Eksperci wskazują, że nie oznacza to wcale dużych zmian w trasach samolotów. W większości przypadków maszyny mają zmieniać jedynie wysokość lotu o około 610 metrów. Podobne korekty są już rutynowo stosowane między innymi w celu omijania turbulencji lub złych warunków pogodowych, dlatego pasażerowie najprawdopodobniej nawet nie zauważą różnicy. Ian Jopson – dyrektor ds. zrównoważonego rozwoju w NATS – ocenił, że dla operatorów wykonujących loty nad północnym Atlantykiem eksperyment powinien wyglądać „jak normalna działalność z wykorzystaniem istniejących procedur”.
10 tysięcy lotów testowych nad Atlantykiem. Przełomowy eksperyment w korytarzu Shanwick
Testy zostaną przeprowadzone podczas wybranych wieczorów i nocy zimą 2026/2027 oraz 2027/2028, kiedy natężenie ruchu lotniczego jest mniejsze. Każdej zimy przewidziano około 20-40 dni testowych.
Łącznie w czasie prób przez przestrzeń Shanwick ma przelecieć około 10 tys. samolotów. Tylko część z nich będzie jednak musiała zmieniać wysokość w celu uniknięcia tworzenia smug kondensacyjnych. Według Paula Hodgsona w czasie testów wysokość lub trasę lotu zmienią setki samolotów. Ma to dotyczyć około 1-5 proc. wszystkich maszyn przelatujących przez badany obszar. Zdaniem eksperta taka skala wystarczy, aby naukowcy mogli ocenić, czy nowe rozwiązanie rzeczywiście ogranicza powstawanie smug kondensacyjnych w całym korytarzu lotniczym.
Dotychczas podobne próby prowadzono przede wszystkim na poziomie pojedynczych linii lotniczych. Operation Blue Skies ma sprawdzić teraz, czy możliwe jest jednoczesne kierowanie wielu samolotów poza obszary sprzyjające tworzeniu smug i ograniczenie skali tego zjawiska w całym korytarzu lotniczym. Google wskazuje, że takie doświadczenie może w przyszłości stać się wzorem dla innych przestrzeni powietrznych.
Co z większym spalaniem? Koszt dwutlenku węgla kontra zysk dla klimatu
Rozwiązanie nie jest bez wad. Jednym z problemów z nim związanych jest dodatkowe zużycie paliwa – zmiana wysokości może spowodować bowiem, że samolot spali go więcej, a tym samym wyemituje dodatkowy dwutlenek węgla.
Hodgson przekonuje jednak, że wcześniejsze eksperymenty wskazują, iż dodatkowe zużycie paliwa jest znacznie mniejsze niż korzyści klimatyczne wynikające z niedopuszczenia do powstania trwałej smugi. „Koszt w postaci emisji CO2 jest rzędu mniej niż 1 proc., podczas gdy koszt związany ze smugami jest porównywalny pod względem skali z całymi emisjami CO2 lotnictwa” – powiedział przedstawiciel Google.
Z wyliczeń przygotowanych na potrzeby Operation Blue Skies wynika, że zmiana wysokości lub trasy lotu może zwiększyć zużycie paliwa w danym samolocie o około 100 kilogramów. Według Hodgsona wcześniejsze próby prowadzone na poziomie poszczególnych linii lotniczych pozwalały ograniczać powstawanie smug lub związane z nimi ocieplenie o około 60-70 proc.
Wcześniej Google współpracował również z American Airlines. Linia wykorzystywała narzędzie oparte na sztucznej inteligencji do przewidywania obszarów sprzyjających tworzeniu smug. Według wyników badań umożliwiło to znaczące zmniejszenie wpływu części lotów na klimat.
Pomysł znany od lat wkracza w fazę testów. Wielka Brytania stawia na innowacje
Pomysł, by ograniczać wpływ smug kondensacyjnych na klimat poprzez zmianę wysokości lotu, nie jest nowy. Badanie Imperial College London z 2020 r. wykazało, że takie korekty mogą zmniejszyć ich oddziaływanie na ocieplenie klimatu. Profesor Marc Stettler z Imperial College London, który bada wpływ lotnictwa na klimat, podkreślił, że Operation Blue Skies pozwoli po raz pierwszy sprawdzić skuteczność tego rozwiązania w rzeczywistym ruchu lotniczym i na tak dużą skalę.
Brytyjski minister odpowiedzialny za lotnictwo Keir Mather ocenił z kolei, że projekt pozwoli przetestować „niewielkie korekty tras lotów nad Atlantykiem”, które mogą pomóc uczynić lotnictwo mniej szkodliwym dla środowiska. „To pierwsze takie przedsięwzięcie na świecie, a drogę wyznacza brytyjska innowacyjność” – powiedział.
Cały program ma kosztować 5 mln funtów. Brytyjski Departament Transportu przeznaczy na niego 2,65 mln funtów, czyli ponad połowę tej kwoty. Google wniesie zaś 1,4 mln funtów w formie badań nad sztuczną inteligencją, prac inżynieryjnych i infrastruktury obliczeniowej.
Google określa smugi kondensacyjne jako jeden z najbardziej pilnych, a jednocześnie możliwych do rozwiązania problemów klimatycznych związanych z lotnictwem.
Wyniki projektu Operation Blue Skies mają zostać opublikowane w czasopismach naukowych, tak aby mogli je przeanalizować i ocenić także inni badacze.
Projekt rozpoczyna się jednocześnie w czasie, gdy brytyjski rząd popiera rozbudowę krajowych lotnisk. Rodzi to szersze pytanie o to, w jakim stopniu rozwiązania technologiczne są w stanie ograniczyć wpływ lotnictwa na środowisko przy rosnącym zapotrzebowaniu na podróże samolotami. Google należy natomiast do firm technologicznych inwestujących miliardy w nowe centra danych potrzebne między innymi do działania systemów sztucznej inteligencji. Są to obiekty wymagające dużych ilości energii, a ekolodzy obawiają się, że ich rozwój może dodatkowo zwiększać presję na klimat.
