Operation Blue Skies: come l’intelligenza artificiale potrebbe ridurre l’impatto climatico delle scie di condensazione

Operation Blue Skies è un programma di ricerca e sperimentazione operativa sostenuto dal Regno Unito che vuole capire se gli aerei possano ridurre una parte del loro impatto climatico evitando le scie di condensazione persistenti. Il progetto, del valore di 5 milioni di sterline e della durata di 30 mesi, si svolgerà nello spazio aereo oceanico Shanwick, nella parte orientale del corridoio del Nord Atlantico. I promotori lo descrivono come il primo test sostenuto da uno Stato per evitare le scie su scala di un intero spazio aereo oceanico.

L’obiettivo non è cambiare rotta a ogni aereo. L’esperimento proverà invece a individuare un numero relativamente ridotto di voli e di aree atmosferiche in cui una variazione contenuta della quota potrebbe impedire la formazione di una scia con un effetto riscaldante particolarmente significativo.

Perché alcune scie degli aerei possono riscaldare il clima

Le scie di condensazione si formano quando il vapore acqueo presente nei gas di scarico caldi dei motori si mescola con l’aria molto fredda in quota, generando nuvole composte da cristalli di ghiaccio. Molte scompaiono in breve tempo. In condizioni sufficientemente fredde e umide, però, possono persistere, allargarsi e trasformarsi in una nube di ghiaccio più estesa.

Queste nubi possono modificare la quantità di calore che fuoriesce dall’atmosfera terrestre. Per questo le scie persistenti sono considerate una componente importante dell’impatto climatico dell’aviazione diverso dalle emissioni dirette di CO2.

L’effetto dipende dalle condizioni atmosferiche e dall’ora del giorno. Le operazioni serali e notturne sono particolarmente rilevanti: le nubi di ghiaccio che si formano possono ostacolare la dispersione del calore infrarosso nello spazio. Da qui l’idea di concentrarsi sui casi più dannosi, invece di considerare tutte le scie ugualmente problematiche.

Come funzionerà il sistema guidato dall’AI

I modelli previsionali di Google uniranno osservazioni satellitari, dati storici sui voli e sulle scie e previsioni meteorologiche del Met Office, il servizio meteorologico nazionale britannico. L’obiettivo è prevedere le cosiddette regioni di “sovrasaturazione rispetto al ghiaccio”: porzioni dell’alta atmosfera in cui è più probabile che si formino scie persistenti.

Il processo dovrebbe articolarsi in tre fasi:

1. Prevedere il rischio: i modelli di intelligenza artificiale individuano le aree e le quote in cui un volo potrebbe generare una scia persistente.
2. Valutare l’opzione operativa: i controllori verificano se per un determinato aereo sia sicuro e pratico effettuare una piccola variazione di quota.
3. Controllare il risultato: immagini satellitari e dati di volo vengono confrontati con le previsioni per capire se la scia è stata evitata e quanto carburante aggiuntivo ha richiesto la manovra.

I controllori di NATS, l’organizzazione britannica che gestisce i servizi di navigazione aerea, dovrebbero indicare ad alcuni voli selezionati di salire o scendere fino a circa 2.000 piedi, senza modificare il percorso di tutto il traffico transatlantico. Le prove operative sono previste nei mesi invernali e comprenderanno voli serali e notturni, quando il possibile beneficio climatico dell’evitamento è considerato maggiore.

La domanda decisiva: il beneficio climatico sarà davvero netto?

Cambiare quota non è automaticamente una soluzione climatica. Una salita o una discesa può aumentare il consumo di carburante e quindi produrre ulteriori emissioni di CO2. Operation Blue Skies è stata progettata proprio per misurare il compromesso tra questo costo in termini di carburante e il riscaldamento evitato impedendo la formazione di una scia persistente.

Per ottenere un risultato convincente non basterà dimostrare che le previsioni sembrano accurate. I ricercatori dovranno verificare:

• con quale frequenza il modello prevede correttamente la formazione di scie persistenti;
• quante scie rilevanti vengono ignorate e quante vengono previste senza poi formarsi;
• quanto carburante aggiuntivo richiedono le variazioni di quota;
• se le immagini satellitari confermano le scie previste e quelle effettivamente evitate; e
• quale indicatore climatico e quale orizzonte temporale vengono utilizzati per confrontare il riscaldamento delle scie con le emissioni di CO2.

Il programma è quindi un esperimento, non la prova che queste manovre producano già un beneficio climatico netto. L’impatto delle scie è difficile da stimare e una revisione del governo britannico sugli effetti non-CO2 dell’aviazione ha evidenziato le difficoltà più ampie nel misurarli in modo coerente.

Chi partecipa e perché la scala è importante

Il consorzio riunisce Google UK, il Department for Transport britannico, NATS, il Met Office, Contrails.org, l’Imperial College London e l’Università di Cambridge. Il sostegno del governo britannico arriva attraverso il programma dell’Aerospace Technology Institute.

L’importanza del progetto dipende soprattutto dalla sua scala operativa. Le iniziative precedenti hanno incluso dimostrazioni condotte dalle compagnie aeree e strumenti capaci di individuare le scie nelle immagini satellitari, collegarle ai singoli voli e produrre previsioni. In una ricerca precedente, Google ha utilizzato la visione artificiale addestrata su immagini satellitari etichettate per rilevare le scie e associarle agli aerei che le avevano generate.

Blue Skies punta a superare gli esperimenti limitati a singoli voli, testando decisioni basate sulle previsioni all’interno di uno spazio aereo oceanico trafficato e gestito dai controllori. Secondo i promotori del progetto, lo spazio aereo Shanwick rappresenta circa il 5% del riscaldamento globale stimato attribuibile alle scie.

Perché serviranno dati aperti e verifiche indipendenti

Il programma afferma che metodi e risultati dovrebbero essere pubblicati. È un elemento importante: le conclusioni più solide dovranno poter essere riprodotte e sottoposte a controllo, non dipendere soltanto da proiezioni dei modelli o da stime promozionali.

I partner accademici possono contribuire alla revisione scientifica, ma la verifica indipendente dovrebbe riguardare anche i dati operativi. Un rapporto finale utile dovrebbe rendere pubblici almeno le prestazioni del modello, le variazioni osservate nelle scie, l’impatto sul consumo di carburante a livello di volo, le ipotesi climatiche adottate e l’energia necessaria per eseguire il sistema previsionale.

Solo così sarà possibile distinguere tre affermazioni diverse: che l’AI sappia prevedere le condizioni favorevoli alla formazione delle scie; che i controllori possano usare tali previsioni senza compromettere la sicurezza delle operazioni; e che l’intervento riduca davvero l’impatto climatico complessivo.

Che cosa potrebbe cambiare per l’aviazione

Se il test dimostrasse un beneficio netto e affidabile, l’evitamento delle scie potrebbe diventare una soluzione relativamente rapida per affrontare una parte dell’impatto climatico non-CO2 dell’aviazione. Si baserebbe sugli aerei e sui sistemi di gestione del traffico già esistenti, senza dover attendere nuovi carburanti o il completo rinnovamento delle flotte.

Non sostituirebbe comunque gli sforzi per ridurre la CO2. Gli aerei continuerebbero a consumare carburante, non tutte le scie sarebbero evitabili e alcune variazioni di quota potrebbero persino aumentare le emissioni. Il possibile vantaggio dipenderebbe dalla capacità di individuare con sufficiente precisione i voli e le aree atmosferiche giusti, così da rendere favorevole il bilancio complessivo.

Il nodo irrisolto dell’energia usata dall’AI di Google

Il progetto apre anche una questione contabile legittima: quanta energia servirà per alimentare l’intelligenza artificiale? Google ha riferito che nel 2024 la domanda di elettricità dei suoi centri dati è aumentata del 27%, mentre le emissioni legate all’energia dei centri dati sono diminuite del 12%, un risultato attribuito dall’azienda all’acquisto di energia pulita e a interventi di efficienza.

Questi dati, da soli, non dimostrano che il sistema Blue Skies produrrà un beneficio climatico netto. Una valutazione corretta dovrebbe confrontare l’energia e le emissioni marginali necessarie per i calcoli previsionali con le variazioni misurate nel consumo di carburante degli aerei e con il riscaldamento effettivamente evitato dalle scie.

Finché questi numeri non saranno pubblicati, la conclusione più accurata resta prudente: Operation Blue Skies è un test importante per capire se l’AI possa rendere praticabile l’evitamento delle scie su scala di uno spazio aereo, ma il suo ritorno climatico non è ancora dimostrato.