Google je danes predstavil Operation Blue Skies, 30-mesečni projekt, v katerem bodo umetna inteligenca, vremenske napovedi in satelitski posnetki pomagali letalom nad severnim Atlantikom izogibati območjem, kjer bi nastale dolgotrajne kondenzacijske sledi. Projekt ne predvideva velikih obvozov: pri manjšem deležu letov naj bi zadostovala že razmeroma majhna sprememba višine. Če bo poskus uspešen, bi lahko pokazal, ali je mogoče zmanjševanje kondenzacijskih sledi letal prvič izvajati usklajeno na ravni celotnega zračnega koridorja.
Poudarki:
- Kondenzacijske sledi letal naj bi predstavljale približno tretjino skupnega podnebnega vpliva letalstva, vendar nastajajo le v določenih atmosferskih razmerah.
- Umetna inteligenca bo napovedovala območja, kjer obstaja velika verjetnost nastanka dolgotrajnih sledi, piloti pa bodo lahko nekoliko spremenili višino leta.
- Prejšnji nadzorovani preizkus z American Airlines je pri prilagojenih letih zaznal 64 odstotkov manj kondenzacijskih sledi ob približno 2-odstotni dodatni porabi goriva.
Zakaj so kondenzacijske sledi letal sploh problem?
Bele črte za letalom nastanejo, ko se vodna para iz izpuha letalskega motorja v zelo hladnem in dovolj vlažnem zraku spremeni v drobne ledene kristale. Nekatere hitro izginejo, druge pa lahko vztrajajo precej dlje in se razširijo v tanke oblake.
Prav dolgotrajne sledi so z vidika podnebja najbolj zanimive. Tako kot naravni visoki oblaki lahko zadržujejo del dolgovalovnega toplotnega sevanja, ki bi sicer zapustilo Zemljino atmosfero. Čez dan lahko hkrati odbijajo del sončne svetlobe, zato učinek ni enak v vseh okoliščinah, vendar raziskave kažejo, da je njihov skupni učinek pomemben del segrevanja, povezanega z letalstvom.
Google ocenjuje, da kondenzacijske sledi predstavljajo približno tretjino skupnega podnebnega vpliva letalstva. Raziskovalni modeli sicer še vsebujejo pomembne negotovosti, zato jih ni smiselno obravnavati kot preprosto natančen odstotek za vsak posamezen let.
Posebnost problema je, da sledi ne nastajajo povsod. Potrebna je določena kombinacija temperature in vlažnosti, zato se lahko letalo včasih območju z velikim potencialom za nastanek obstojne sledi izogne že z razmeroma majhno spremembo višine.
Operation Blue Skies bo zajel približno 10.000 letov na leto
Novi projekt se bo izvajal v območju Shanwick nad vzhodnim delom severnega Atlantika, skozi katerega potekajo številne povezave med Evropo in Severno Ameriko. Google ocenjuje, da je to območje povezano s približno petimi odstotki globalnega segrevalnega učinka kondenzacijskih sledi.
Program bo trajal 30 mesecev in bo vključeval dva operativna preizkusa, vsakega v dolžini približno štirih mesecev. Britanska meteorološka služba navaja, da bosta potekala v zimskih obdobjih 2026/27 in 2027/28.
V času preizkusov bo skozi območje letno potovalo približno 10.000 letov iz več sto mest. Spreminjanje poti ne bo potrebno pri vseh. Sistem naj bi izbral predvsem majhen delež letal, katerih prvotna pot bi jih vodila skozi območje, kjer je velika verjetnost nastanka posebej segrevalne kondenzacijske sledi.
To je pomembna razlika: namen ni preusmerjati celotnega letalskega prometa, ampak prepoznati tiste lete, pri katerih lahko majhna sprememba prinese nesorazmerno velik učinek.
Umetna inteligenca bo iskala prava mesta za majhne spremembe višine
Google bo zagotavljal modele umetne inteligence, ki napovedujejo nastanek kondenzacijskih sledi, ter sisteme strojnega učenja in satelitske analize za preverjanje rezultatov.
Britanska meteorološka služba bo prispevala vremensko znanje in napovedovanje atmosferskih razmer, britanski ponudnik upravljanja zračnega prometa NATS pa bo skrbel za operativno izvedbo, koordinacijo kontrolorjev letenja, varnostne ocene in usposabljanje. V projektu sodelujejo tudi Univerza v Cambridgeu, Imperial College London in organizacija Contrails.org.
Ideja je v osnovi preprosta.
Če sistem napove plast zelo hladnega in z ledom prenasičenega zraka na določeni višini, lahko letalo – kadar varnost, promet in drugi pogoji to dovoljujejo – leti nekoliko nad ali pod njo.
Takšne atmosferske plasti so lahko navpično debele le nekaj sto metrov, zato v določenih primerih ni potreben velik obvoz.
Pravi izziv ni samo najti potencialno problematično območje, ampak ga dovolj natančno napovedati v realnem času in spremembo vključiti v običajno upravljanje zelo prometnega zračnega prostora.
Prejšnji preizkus je pokazal 64 odstotkov manj zaznanih sledi
Zamisel ni več zgolj računalniška simulacija.
Google je skupaj z American Airlines sodeloval pri nadzorovanem preizkusu, v katerem je bilo med januarjem in junijem 2023 spremljanih 44 komercialnih letov. Polovica je prilagodila pot, da bi se izognila napovedanim območjem nastanka sledi, polovica pa je služila kot kontrolna skupina.
S satelitskimi posnetki so raziskovalci pri prilagojenih letih zaznali 64 odstotkov manj kondenzacijskih sledi. Rezultat je bil statistično značilen.
Toda spremembe poti imajo svojo ceno.
Pri prilagojenih letih so izmerili približno 2-odstotno povečanje porabe goriva. To pomeni nekoliko več izpustov ogljikovega dioksida pri teh letih, zato mora biti pri vsakem sistemu izogibanja sledi vprašanje vedno isto: ali zmanjšanje njihovega segrevalnega učinka preseže dodatni vpliv porabljenega goriva?
Ali več porabljenega goriva izniči korist?
Novejša raziskava v reviji Nature Communications kaže, da pri smiselno ciljanem izogibanju to praviloma ne bi smelo biti tako.
Modeliranje do leta 2050 je pokazalo, da je dodatno segrevanje zaradi večje porabe goriva pri izogibanju sledem lahko približno dva velikostna reda manjše od pričakovanega zmanjšanja segrevanja zaradi samih sledi.
Avtorji so preučili tudi zelo neugoden scenarij, v katerem bi izogibanje na ravni celotne flote povzročilo kar 10-odstotno dodatno porabo goriva. Tudi v tem primeru njihovi modeli za leto 2050 kažejo bistveno večji pričakovani podnebni učinek preprečenih sledi kot dodatnega CO₂.
Takšnih rezultatov pa ne smemo razumeti kot dokaz, da je vsaka sprememba poti koristna. Ključ je ravno v natančnem izboru majhnega deleža letov, pri katerih je verjetnost nastanka posebno problematične sledi velika.
Tu naj bi imela umetna inteligenca osrednjo vlogo.
Zakaj bo poskus nad Atlantikom veliko težji
Prejšnje raziskave so dokazovale predvsem, da je izogibanje mogoče pri posameznih letih. Operation Blue Skies želi preveriti nekaj precej zahtevnejšega: ali lahko isti pristop deluje na ravni velikega zračnega prostora z več letalskimi prevozniki hkrati.
Kontrolorji morajo ob tem še vedno zagotavljati varnostno razdaljo med letali, upoštevati vreme, turbulence, razpoložljive višine, količino goriva, omejitve posameznega letala in promet v območju.
Klimatsko optimalna višina zato ne more avtomatično postati operativna višina.
To je tudi razlog, da poskus traja več kot dve leti, čeprav sta dejanski operativni obdobji bistveno krajši. Velik del projekta predstavljajo priprava, razvoj napovedi, varnostno preverjanje in poznejša analiza rezultatov.
Projekt je vreden 5 milijonov britanskih funtov in ga prek programa za letalske tehnologije financira britanska vlada.
Če bo delovalo, potniki spremembe verjetno niti ne bodo opazili
Operation Blue Skies ne predvideva novih letal, novih motorjev ali čakanja na prihodnjo generacijo goriv.
Njegova privlačnost je ravno v tem, da skuša zmanjšati del podnebnega učinka z obstoječimi letali, vremenskimi podatki, sateliti, programsko opremo in nekoliko drugačnim načrtovanjem višin.
Za potnika bi lahko bila sprememba skoraj nevidna.
Letalo bi v določenem delu poti letelo nekoliko višje ali nižje, če bi sistem ocenil, da s tem prepreči posebno obstojno kondenzacijsko sled in če bi kontrola zračnega prometa spremembo odobrila.
To seveda ne rešuje emisij CO₂ letalstva in tudi Google ter britanska meteorološka služba poudarjata, da izogibanje sledem dopolnjuje – ne nadomešča – učinkovitejših letal, trajnostnih letalskih goriv in drugih ukrepov.
Toda prav zaradi relativno hitre izvedljivosti je tehnologija zanimiva. Če lahko AI dovolj natančno ugotovi, katerih nekaj letov je v določenem trenutku smiselno premakniti za nekaj sto metrov, bi se lahko del podnebnega vpliva letalstva zmanjšal brez čakanja na popolnoma novo generacijo letal.
Operation Blue Skies bo prvi veliki preizkus, ali takšna ideja deluje tudi takrat, ko iz raziskovalnega poskusa pride v resničen čezatlantski promet.
