Czy sztuczna inteligencja pomoże samolotom unikać ocieplających smug kondensacyjnych?

Znaczenie smugi zależy od warunków atmosferycznych i pory dnia. Szczególną uwagę zwraca się na loty wieczorne i nocne, ponieważ powstała wtedy warstwa lodowych chmur może ograniczać ucieczkę promieniowania podczerwonego. Dlatego celowane omijanie wybranych obszarów może być skuteczniejsze niż traktowanie wszystkich smug jako równie szkodliwych.

Jak AI ma pomóc w zmianie wysokości lotu?

Google połączy obserwacje satelitarne, historyczne dane o lotach i smugach oraz prognozy pogody brytyjskiego Met Office. Celem jest przewidywanie tak zwanych obszarów przesycenia lodem — fragmentów górnej atmosfery, w których długotrwałe smugi kondensacyjne powstają z większym prawdopodobieństwem.

Planowany proces będzie składał się z trzech etapów:

1. Prognoza ryzyka: modele AI wskażą obszary i wysokości, na których dany lot może doprowadzić do powstania długotrwałej smugi.
2. Ocena możliwości operacyjnej: kontrolerzy sprawdzą, czy niewielka zmiana wysokości wybranego samolotu jest bezpieczna i wykonalna.
3. Weryfikacja wyniku: zdjęcia satelitarne i dane o locie zostaną porównane z prognozą, aby ustalić, czy samolot rzeczywiście uniknął długotrwałej smugi oraz ile paliwa kosztowała korekta.

Kontrolerzy NATS mają kierować wybrane samoloty na nieco wyższy lub niższy poziom lotu — maksymalnie o około 2000 stóp — zamiast zmieniać trasy całego ruchu transatlantyckiego. Próby operacyjne zaplanowano na okresy zimowe, w tym dla lotów wieczornych i nocnych, gdy oczekiwany efekt klimatyczny unikania smug jest największy.

Najważniejsze pytanie: czy bilans klimatyczny będzie korzystny?

Sama zmiana wysokości nie jest automatycznie rozwiązaniem klimatycznym. Wznoszenie lub zniżanie może zwiększyć zużycie paliwa, a tym samym emisję CO₂. Dlatego Operation Blue Skies ma zmierzyć bilans między tą karą paliwową a ociepleniem, którego uda się uniknąć dzięki niedopuszczeniu do powstania długotrwałej smugi.

Przekonujący wynik będzie wymagał czegoś więcej niż trafnie wyglądających prognoz. Badacze będą musieli ustalić:

• jak często model prawidłowo przewiduje powstanie długotrwałej smugi;
• ile ocieplających smug zostaje pominiętych i jak często model wskazuje je błędnie;
• ile dodatkowego paliwa zużywają zmiany wysokości;
• czy obserwacje satelitarne potwierdzają przewidywane i faktycznie ominięte smugi;
• jaka miara wpływu na klimat i jaki horyzont czasowy służą do porównania ocieplenia powodowanego przez smugi z emisjami CO₂.

Program jest więc eksperymentem, a nie dowodem, że takie manewry już dziś przynoszą korzyść netto dla klimatu. Wpływ smug jest trudny do oszacowania, a brytyjski przegląd pozostałych, niezwiązanych z CO₂ skutków lotnictwa pokazuje, jak złożone pozostaje ich spójne mierzenie.

Kto uczestniczy w projekcie i jaka jest jego skala?

Konsorcjum tworzą Google UK, brytyjski Departament Transportu, NATS, Met Office, Contrails.org, Imperial College London oraz Uniwersytet Cambridge. Wsparcie brytyjskiego rządu pochodzi z programu Aerospace Technology Institute.

Znaczenie projektu wynika przede wszystkim ze skali operacyjnej. Wcześniejsze prace obejmowały demonstracje prowadzone przez linie lotnicze oraz narzędzia wykrywające smugi na zdjęciach satelitarnych, przypisujące je konkretnym lotom i generujące prognozy ich powstawania. W ramach wcześniejszych badań Google wykorzystał widzenie komputerowe wytrenowane na oznaczonych zdjęciach satelitarnych do wykrywania smug i łączenia ich z samolotami.

Blue Skies ma wyjść poza pojedyncze eksperymenty z lotami i sprawdzić decyzje oparte na prognozach w ruchliwej oceanicznej przestrzeni powietrznej zarządzanej przez kontrolerów. Według organizatorów przestrzeń Shanwick odpowiada za około 5 proc. szacowanego globalnego ocieplenia powodowanego przez smugi.

Jak wyniki powinny zostać niezależnie sprawdzone?

Organizatorzy deklarują, że metody i rezultaty programu mają zostać opublikowane. To ważne, ponieważ najmocniejsze dowody powinny być możliwe do odtworzenia i otwarte na krytyczną ocenę, a nie opierać się wyłącznie na projekcjach modeli lub szacunkach promocyjnych.

Partnerzy akademiccy mogą zapewnić naukową weryfikację, ale niezależna kontrola powinna objąć także rozliczenie operacyjne. Wartościowy raport końcowy powinien ujawnić skuteczność modelu, zaobserwowane zmiany w smugach, wpływ korekt na zużycie paliwa, przyjęte założenia klimatyczne oraz energię potrzebną do działania systemu prognozowania.

Takie dane pozwoliłyby rozdzielić trzy różne twierdzenia: że AI potrafi przewidywać warunki sprzyjające powstawaniu smug, że kontrolerzy mogą bezpiecznie korzystać z tych prognoz oraz że interwencja rzeczywiście ogranicza całkowity wpływ lotnictwa na klimat.

Co może się zmienić, jeśli metoda zadziała?

Jeśli próba wykaże wiarygodną korzyść netto, unikanie smug może stać się stosunkowo szybko dostępnym sposobem ograniczania części niezwiązanego z CO₂ wpływu lotnictwa na klimat. Podejście wykorzystuje istniejące samoloty i systemy zarządzania ruchem lotniczym, więc nie wymaga czekania na nowe paliwa ani całkowitą wymianę floty.

Nie zastąpi to jednak działań na rzecz redukcji CO₂. Samoloty nadal będą spalać paliwo, nie każdej smugi da się uniknąć, a zmiana wysokości może czasami zwiększać emisje. Skuteczność rozwiązania będzie zależeć od tego, czy uda się wystarczająco precyzyjnie wytypować właściwe loty i obszary atmosfery, aby końcowy bilans był korzystny.

Nierozstrzygnięta kwestia energii potrzebnej do działania AI

Projekt rodzi również uzasadnione pytanie o energię zużywaną przez sztuczną inteligencję. Google podał, że w 2024 roku zapotrzebowanie jego centrów danych na energię elektryczną wzrosło o 27 proc., podczas gdy emisje związane z energią tych centrów spadły o 12 proc. Firma przypisała ten wynik zakupom energii ze źródeł niskoemisyjnych oraz poprawie efektywności.

Same te dane nie pokazują, czy system Blue Skies przyniesie korzyść netto dla klimatu. Rzetelna ocena powinna porównać krańcowe zużycie energii i emisje związane z obliczeniami systemu prognozowania ze zmierzonym zużyciem paliwa przez samoloty oraz zaobserwowanym ograniczeniem ocieplenia powodowanego przez smugi.

Dopóki takie dane nie zostaną opublikowane, najbardziej precyzyjny wniosek pozostaje ostrożny: Operation Blue Skies to ważny test tego, czy AI może uczynić unikanie smug praktycznym na skalę całej przestrzeni powietrznej, ale jego rzeczywisty efekt klimatyczny nie został jeszcze dowiedziony.