Brytyjskie konsorcjum rozpoczyna pierwszy na świecie test na skalę oceanicznej przestrzeni powietrznej, którego celem jest ograniczenie wpływu smug kondensacyjnych na klimat. W ramach programu Operation Blue Skies sztuczna inteligencja będzie wskazywać warunki, w których niewielka zmiana wysokości lotu może zapobiec powstawaniu trwałej smugi o działaniu ocieplającym.
Program realizują wspólnie Google, brytyjska służba meteorologiczna Met Office, operator przestrzeni powietrznej NATS, Contrails.org, Imperial College London oraz Uniwersytet Cambridge. Projekt otrzymał wsparcie brytyjskiego rządu w ramach programu Aerospace Technology Institute.
Operacja o nazwie Blue Skies potrwa 30 miesięcy i obejmie dwa okresy próbne w zimowych sezonach 2026–2027 oraz 2027–2028.
Testy będą prowadzone w przestrzeni powietrznej Shanwick nad wschodnią częścią północnego Atlantyku. To jeden z najważniejszych korytarzy lotniczych między Europą a Ameryką Północną.
Badacze chcą sprawdzić, czy samoloty mogą wykonywać niewielkie zmiany wysokości, aby ominąć warstwy atmosfery sprzyjające powstawaniu trwałych smug kondensacyjnych. Nie chodzi więc o całkowitą zmianę tras lotów, lecz o niewielkie korekty wykonywane w ramach normalnego zarządzania ruchem lotniczym.
Testy mają odbywać się przede wszystkim zimą, ponieważ właśnie wtedy warunki atmosferyczne nad tym obszarem szczególnie sprzyjają powstawaniu smug mających dłuższy czas utrzymywania się.
Według danych przedstawionych przez konsorcjum przestrzeń Shanwick odpowiada za około 5 proc. globalnego ocieplającego wpływu smug kondensacyjnych. Z tego względu została wybrana jako miejsce pierwszego dużego testu operacyjnego.
Problem jest jednak znacznie szerszy niż same "białe" smugi widoczne za samolotami.
Silniki odrzutowe emitują do atmosfery nie tylko dwutlenek węgla. W spalinach znajdują się również para wodna, tlenki azotu, cząstki sadzy i inne składniki. Europejska Agencja Bezpieczeństwa Lotniczego wskazuje, że wpływ lotnictwa na klimat obejmuje zarówno emisje CO₂, jak i tzw. oddziaływania niezwiązane bezpośrednio z CO₂, w tym powstawanie smug kondensacyjnych i chmur cirrus powstających pod ich wpływem.
W przypadku smug kondensacyjnych kluczowe znaczenie ma wysokość lotu oraz warunki panujące w atmosferze. Gdy gorące spaliny silnika trafiają do bardzo zimnego i odpowiednio wilgotnego powietrza, para wodna może skraplać się i zamarzać wokół cząstek sadzy oraz innych aerozoli. Powstają wtedy kryształki lodu tworzące charakterystyczną smugę.
Nie każda smuga pozostaje jednak długo widoczna. W suchym powietrzu może szybko zniknąć. Jeżeli samolot przeleci przez odpowiednio zimną i wilgotną warstwę atmosfery, smuga może utrzymywać się znacznie dłużej i stopniowo rozszerzać.
W takich warunkach powstają tzw. chmury cirrus indukowane przez lotnictwo. Mogą one zmieniać bilans promieniowania w atmosferze, ograniczając część promieniowania cieplnego uchodzącego z powierzchni Ziemi w kosmos. W efekcie pojawia się dodatkowy efekt ocieplający. EASA podkreśla jednocześnie, że dokładna skala tego zjawiska nadal obarczona jest znaczną niepewnością.
To właśnie dlatego problem smug kondensacyjnych jest obecnie traktowany jako jeden z ważnych elementów wpływu lotnictwa na klimat.
Badanie opublikowane w 2024 roku w czasopiśmie „Atmospheric Chemistry and Physics” wskazuje, że około 20 proc. lotów w latach 2019–2021 tworzyło trwałe smugi kondensacyjne. Jednocześnie większość lotów generujących takie smugi miała efekt ocieplający, a niewielka część wszystkich lotów odpowiadała za bardzo dużą część całkowitego wpływu klimatycznego smug.
To ostatnie odkrycie ma ogromne znaczenie dla sposobu prowadzenia Operation Blue Skies.
Nie trzeba bowiem zmieniać profilu wszystkich lotów. Jeżeli modele atmosferyczne potrafią wskazać konkretne miejsca i momenty, w których powstanie silnie ocieplającej smugi jest najbardziej prawdopodobne, można skoncentrować działania właśnie na tych lotach.
Sztuczna inteligencja ma analizować prognozy meteorologiczne, dane dotyczące lotów oraz obrazy satelitarne. Jej zadaniem będzie wskazanie miejsc, w których niewielka zmiana wysokości może ograniczyć prawdopodobieństwo powstania trwałej smugi.
Nie oznacza to jednak, że samoloty będą mogły dowolnie zmieniać wysokość.
Każda zmiana będzie musiała zostać skoordynowana z kontrolą ruchu lotniczego. Próby mają odbywać się z wykorzystaniem istniejących procedur i kanałów komunikacji służb kontroli ruchu lotniczego. W pierwszej fazie zaplanowano około 20–40 dni testowych podczas każdego sezonu zimowego.
Istotne jest także to, że zmiana wysokości może mieć własny koszt środowiskowy.
Jeżeli samolot będzie musiał lecieć na mniej korzystnej wysokości, może zwiększyć zużycie paliwa, a tym samym emisję CO₂. Dlatego samo uniknięcie smugi nie musi automatycznie oznaczać korzyści dla klimatu. Badania wskazują, że zmiana trasy lub wysokości ma sens wtedy, gdy ograniczenie wpływu smug jest większe niż dodatkowy wpływ wynikający ze zwiększonego zużycia paliwa.
Właśnie dlatego Operacja Blue Skies nie jest jedynie demonstracją możliwości sztucznej inteligencji. Organizatorzy chcą sprawdzić, czy cały system może działać w rzeczywistym środowisku lotniczym.
W projekcie uczestniczy również Met Office, które rozwija prognozowanie warunków sprzyjających powstawaniu smug. NATS odpowiada za stronę operacyjną, bezpieczeństwo i współpracę z kontrolerami ruchu lotniczego. Imperial College London i Uniwersytet Cambridge mają natomiast niezależnie ocenić wyniki prób.
Google wnosi do projektu modele sztucznej inteligencji, moc obliczeniową oraz analizę danych. Firma uczestniczy w projekcie na zasadzie nieodpłatnego wkładu rzeczowego o wartości 1,4 mln funtów.
Co ważne, problem smug nie jest obecnie traktowany jako alternatywa dla ograniczania emisji CO₂. Jest jednym z elementów szerszej strategii ograniczania wpływu lotnictwa na klimat.
Europejska Agencja Bezpieczeństwa Lotniczego wskazuje, że historyczny wpływ niezwiązanych z CO₂ emisji lotnictwa na klimat odpowiadał za ponad połowę jego całkowitego efektu ocieplającego. Jednocześnie właśnie te oddziaływania są znacznie trudniejsze do dokładnego oszacowania niż wpływ samego dwutlenku węgla.
Operation Blue Skies ma odpowiedzieć na jedno z praktycznych pytań: czy można ograniczyć część tego wpływu bez poważnego ingerowania w funkcjonowanie transportu lotniczego?
Jeżeli testy potwierdzą, że niewielkie korekty wysokości mogą skutecznie ograniczać powstawanie najbardziej ocieplających smug, rozwiązanie w przyszłości mogłoby zostać wykorzystane również w innych częściach świata.
Na razie jest to jednak eksperyment. Wyniki prób mają pokazać, jak dokładne są prognozy, jak często konieczne byłyby zmiany wysokości, jaki wpływ miałyby na zużycie paliwa i punktualność oraz przede wszystkim, czy rzeczywiście przynoszą mierzalną korzyść dla klimatu.
Źródło informacji: Aerospace Technology Institute, NATS, Met Office, Imperial College London, University of Cambridge, EASA, Atmospheric Chemistry and Physics / redag. Aviation24.pl
