Contrails — це виклик і можливість для бізнес-авіації

Стійкі зворотні сліди можуть поширюватися, зливатися та утворювати спричинені літаком цируси, що може мати ефект потепління клімату.
Авторство: Френк Вагнер/Getty Images

У серпневому прес-релізі, в якому оголошено результати дослідження впливу відмінностей у експлуатації літаків на стійкість зворотних слідів, Імперський коледж Лондона сміливо заявив: «Приватні літаки [є] найгіршими порушниками». Це не дуже гарна новина для промисловості бізнес-авіації, яка вже бореться з громадським сприйняттям її стійкості.

Але ще не все втрачено. У травні постачальник рішень для сталого розвитку авіації 4AIR провело дослідження зворотних слідів, яке показало, що невеликі коригування висоти для польотів бізнес-авіації можуть суттєво зменшити їхній вплив зворотних слідів на навколишнє середовище без компромісів щодо CO 2 .

Сліди утворюються через змішування теплих вологих вихлопних газів двигуна з навколишнім більш холодним повітрям. У перенасичених льодом областях атмосфери кристали льоду в зворотному сліді можуть рости, і звідти зворотний слід може зберігатися, поширюватися та зливатися з іншими зворотними слідами, утворюючи спричинені літаком перисті хмари.

• Висота є ключовою для пом’якшення стійких зворотних слідів
• Європейські обмеження управління повітряним рухом створюють труднощі, але водночас відкривають шлях

Протягом дня перисті відбивають сонячне світло і охолоджують клімат Землі. Але вночі такі хмари затримують тепло Землі та мають зігріваючий ефект. Переважаюча теорія полягає в тому, що зворотні сліди мають загальний ефект потепління та вплив на клімат більший, ніж авіаційні викиди CO 2 .

Але масштаби цього потепління вкрай невизначені. В авіації проводяться численні дослідження та випробування, щоб зрозуміти зворотні сліди, кількісно визначити їх вплив на клімат і пом’якшити їх вплив. Більшість цієї роботи зосереджена на комерційних літаках, але однаково стосується і бізнес-джетів.

Дослідження Імперського коледжу мало на меті кількісно визначити фактори, що контролюють слідові сліди, зіставляючи дані про повітряний рух із супутниковими зображеннями, щоб виділити роль типу літака у властивостях та еволюції слідових слідів. На основі 64 000 випадків дослідження показало, що більш ефективні літаки частіше утворюють довготривалі зворотні сліди. За словами дослідників, це в першу чергу викликано збільшенням висоти польоту. Крім того, дослідження показало, що реактивні літаки бізнес-класу створюють довготривалі зворотні сліди, незважаючи на меншу витрату палива через їхні менші двигуни, оскільки вони літають на великих висотах.

Імперський коледж використовував зображення з метеорологічного супутника NASA-NOAA GOES-16, щоб ідентифікувати зворотні сліди над західною частиною Північної Атлантики за допомогою згорткової нейронної мережі. Вони були зіставлені зі звітами про місцезнаходження літака від системи управління потоком FAA та з комбінаціями літак-двигун з використанням номерів рейсів. Отриманий набір даних включав старіші авіалайнери, які летіли приблизно на ешелоні 370 (FL370) — 37 000 футів. барометрична висота, а також сучасні авіалайнери, що летять на FL400, і бізнес-джети вище FL410.

Дослідники прийшли до висновку, що більш ефективні літаки створюють зворотні сліди з більшим терміном служби, який можна виявити супутниками, оскільки вони літають вище, де температура навколишнього повітря нижча. Вони також відзначили, що літаки в досліджуваному регіоні зазвичай літають у тропосфері, а не в більш сухій стратосфері, як це зазвичай буває на півночі, що, ймовірно, збільшує частоту стійких слідів.

Важливо, де Імперський коледж вирішив зосередитися, оскільки результати для досліджуваного субтропічного регіону Атлантики не обов’язково відповідають дійсності для того, де літає більшість бізнес-джетів, каже президент 4AIR Кеннеді Річчі. Іншим фактором є здатність більшості бізнес-джетів підніматися на висоту до 51 000 футів. «Якщо ви летите ще вище, ви взагалі не створюєте зворотних слідів», — стверджує він. «Це втрачено в дослідженні [Імперського коледжу]».

У дослідженні, проведеному компанією 4AIR, використовувалися загальнодоступні дані автоматичної залежної трансляції (ADS-B) майже 16 900 польотів бізнес-джетів із залученням 34 літаків семи різних типів Bombardier, Embraer і Gulfstream, 11 з яких базувалися в Європі та 23 у США. не обмежувалися польотами в цих регіонах, і дані включали багато глобальних подорожей.

Дослідження 4AIR не зіставляло польоти з зворотними слідами, які спостерігалися на супутникових знімках, як це зробив Імперський коледж. Замість цього дослідники використовували модель прогнозування зворотних слідів, засновану на історичних даних про погоду. «Хоча ця модель є провідною моделлю для прогнозування зворотних слідів, вона не містить жодних даних спостережень для підтвердження її результатів, і моделі за своєю суттю будуть недосконалими та можуть бути неточними», — застерігає дослідник.

Fleetwide, 4AIR виявив, що літак проводив близько 1,1% часу польоту в регіонах утворення слідів, залежно від місця розташування літака. Ті, хто базується в Європі, проводили більше часу в регіонах, де утворюються зворотні сліди, в середньому близько 2,1% часу польоту проти 0,7% літаків, що базуються в США.

У звіті 4AIR стверджується, що відносна різниця в часі польоту в регіонах, схильних до зворотних слідів, ймовірно, пов’язана з висотою польоту. «Ділянки утворення слідів зазвичай виникають між FL330-430, тому літаки, які мали більше польотів і досягали крейсерської висоти вище цього діапазону, корелювали з меншим часом польоту, проведеним у регіонах утворення слідів», — йдеться в дослідженні. «Ми не бачили нічого вище 43 000 футів», — додає Річчі.

Зворотні сліди з найбільшим впливом нагрівання утворилися між FL350 і FL400. Літаки, що базуються в ЄС, літали на крейсерських рівнях на цих висотах у 18,7% рейсів порівняно з 4,4% літаків, що базуються в США. «У нас є два паралельних флоту в США та ЄС з однаковими типами», — каже Річчі. «Флот ЄС частіше літає досить низько, щоб створити зворотні сліди, навіть у подібних профілях місії. Більша частина цього зводиться до управління повітряним рухом [ATC] і правил експлуатації, а це означає, що є більше можливостей для пом’якшення».

Літаки, що базуються в ЄС, найчастіше мали крейсерську висоту на FL380-420 — 43,1% польотів проти 8,1% для літаків, що базуються в США. Дослідження показало, що 49,3% рейсів літаків, що базуються в США, здійснювалися вище FL420, у порівнянні з 9,6% літаків, що базуються в ЄС. Через це американські літаки проводили менше часу в регіонах утворення слідів, навіть порівнюючи подібні типи.

«Найбільший вплив на клімат виникає через стійкість зворотних слідів або коли у нас є гаряча точка з великою кількістю зворотних слідів, які поєднуються», — каже Річчі. Сліди, які зберігаються та зростають, мають набагато більший вплив, ніж ті, які швидко утворюються та зникають. Довготривалі зворотні сліди мають більше часу, щоб поглинути тепло, що виходить із Землі, або відобразити сонячне світло назад у космос.

4AIR підрахувала, що зворотні сліди, утворені польотами в його наборі даних, тривали приблизно 2,5 години. Літак, що базується в ЄС, утворив зворотні сліди, орієнтовна тривалість яких становила 3 ​​години. порівняно з 2,2 год. для тих, хто базується в США — один із факторів, чому польоти в ЄС мали більший вплив зворотних слідів на годину польоту, йдеться в дослідженні.

«Ми почали розширювати польоти, які ми розглядаємо, і робити більше прогнозів, щоб дізнатися, які реальні можливості пом’якшити зворотні сліди», – каже Кеннеді. «Ми виявили, що багато з них пов’язані з ATC, тому нам потрібно зрозуміти, що є практичним. Наскільки політ може набирати висоти або знижуватися [щоб уникнути утворення зворотних слідів], обмежується здатністю ATC впоратися зі зміною. Нам потрібна більш реалістична оцінка».

Однією з послуг, яку 4AIR надаватиме операторам, є відповідність новій системі моніторингу, звітності та перевірки впливу, не пов’язаного з викидами CO 2 , таких як стійкі зворотні сліди та викиди оксиду азоту, яка почне діяти з 2025 року в рамках Системи торгівлі викидами ЄС. .

Згідно з цією схемою, яка охоплює лише авіаперельоти всередині ЄС, оператори надаватимуть дані ADS-B про свої рейси ЄС для використання в моделі прогнозування слідових слідів. 4AIR використовує ту саму модель. «Коли ми почнемо вимірювати, ми зможемо почати оновлювати моделювання», — каже Річчі. «Протягом наступних трьох років ми зможемо зрозуміти, що ми можемо зробити [щоб уникнути утворення стійких слідів]».

Дослідження 4AIR мало на меті виявити «великі удари» — польоти з надзвичайно сильним впливом зворотного сліду пропорційно до пройденої відстані, часто значно перевищуючи їхній вплив CO 2 . Незважаючи на те, що лише 17,9% польотів у загальному наборі даних створювали слідові сліди, левова частка загального слідового сліду, розрахованого за допомогою моделі, була отримана від польотів, які відповідали цьому критерію «великого успіху», йдеться в дослідженні.

Лише 17 польотів (0,1%) склали понад 26% слідового сліду всього флоту за рік. Приблизно 50 (0,3%) з майже 16 900 польотів у наборі даних спричинили 51% загального впливу зворотного сліду, а приблизно 123 польоти (0,73%) склали 75%.

«Якби зусилля з пом’якшення наслідків змогли успішно уникнути або мінімізувати вплив зворотних слідів лише на 50 польотах протягом року, це дозволило б уникнути 51% впливу зворотних слідів у всій вибірці», – йдеться в дослідженні.

«Нам не потрібно пом’якшувати кожен рейс», – каже Річчі. «Це низькорослий плід. Нам не потрібно жертвувати паливом, щоб знати, де знаходяться гарячі точки. І ми повинні включити це на рівні оператора». Він зазначає, що ForeFlight розробляє спосіб для операторів візуалізувати зони можливого утворення слідів за допомогою свого інструменту планування польоту.

Хоча масштаби проблеми для бізнес-авіації набагато менші, ніж для комерційної авіації, зворотні сліди дуже помітні, привертають увагу громадськості та можуть погіршити імідж галузі, пов’язаний із стійкістю. «Уся авіація має зосередитися на цьому», — каже Річчі. «Але для бізнес-авіації ми знайшли так багато можливостей для пом’якшення зворотних слідів.

«Це літаки зі стелями вище 45 000 футів», — продовжує він. «Робоча стеля авіакомпанії знаходиться прямо в зоні утворення слідів. Ділова авіація має більше можливостей пом’якшити проблему. І нам не потрібно пом'якшувати кожен рейс. Ми можемо визначити гарячі зони та час доби, коли інші літаки знаходяться в цьому районі, а також створюють зворотні сліди, і пом’якшувати саме ці польоти».