Почему конденсационные следы могут влиять на климат

Конденсационные следы, или contrails, возникают, когда тёплый влажный выхлоп авиадвигателя смешивается с очень холодным воздухом на высоте. В результате образуются кристаллы льда. Большинство таких следов быстро исчезает, но некоторые сохраняются, расширяются и превращаются в тонкие ледяные облака.

Такие облака могут удерживать исходящее от Земли инфракрасное излучение и в итоге оказывать согревающий эффект. Особенно важным этот фактор может быть ночью, когда охлаждение поверхности за счёт ухода тепла в космос играет заметную роль. На долю долгоживущих линейных следов и связанных с ними перистых облаков приходится часть не-CO₂-воздействия авиации на климат.

Речь при этом не идёт о «химтрейлах»: официальные британские источники подчёркивают, что конденсационные следы состоят в основном из ледяных кристаллов, а доказательств распыления каких-либо дополнительных веществ нет.

Как будет работать система на основе ИИ

Проект сосредоточится прежде всего на вечерних и ночных зимних рейсах — в периоды, когда предотвращение долгоживущих следов потенциально даёт наибольший климатический эффект.

Модели будут объединять:

• спутниковые наблюдения;
• исторические данные о маршрутах и ранее зафиксированных конденсационных следах;
• прогнозы Met Office — национальной метеорологической службы Великобритании.

На основе этих данных система должна выявлять участки атмосферы, перенасыщенные льдом. В таких условиях следы с большей вероятностью сохраняются и распространяются.

Затем диспетчеры NATS — британского провайдера аэронавигационного обслуживания — смогут предложить отдельным экипажам изменить эшелон примерно на 2 000 футов, то есть около 600 метров. Идея не в том, чтобы перенаправлять весь поток самолётов, а в том, чтобы точечно избегать небольшого числа наиболее неблагоприятных зон.

Главная неопределённость: топливо против климатической пользы

Изменение высоты не является бесплатным с точки зрения выбросов. Набор высоты или снижение могут увеличить расход топлива, а значит — и выбросы CO₂. Поэтому испытание должно сопоставить два эффекта:

1. дополнительное топливо, фактически потраченное из-за манёвра;
2. предполагаемое уменьшение потепления за счёт предотвращённых конденсационных следов.

Особенно важно проверить, насколько точно модели находят небольшую долю рейсов и атмосферных зон, которые могут давать непропорционально большую часть эффекта. Пока Operation Blue Skies не доказывает, что такие манёвры в итоге принесут климатическую пользу: именно это и предстоит установить эксперименту.

Кто участвует и как оценят результат

Финансирование со стороны британского Министерства транспорта проходит через программу Aerospace Technology Institute. В консорциум входят Google, NATS, Contrails.org, Имперский колледж Лондона, Кембриджский университет и Met Office, который работает субподрядчиком Contrails.org.

Спутниковые снимки и данные о полётах помогут сравнить прогнозируемые зоны образования следов с тем, что наблюдалось в действительности. Академические партнёры должны обеспечить независимую научную проверку. Организаторы заявляют, что методы и результаты планируется публиковать, что особенно важно на фоне сохраняющейся неопределённости в прогнозировании следов, выборе климатических метрик и оценке топливных издержек.

Google и Contrails.org уже создавали инструменты, связывающие обнаруженные спутниками следы с конкретными рейсами, а также системы прогнозирования. Ранее авиакомпании тестировали изменения планирования маршрута и тактические изменения высоты. Отличие Blue Skies — переход от отдельных экспериментов авиакомпаний к работе диспетчеров в загруженном океаническом коридоре.

Что проект может изменить для авиации

Если подход подтвердит эффективность, авиация получит относительно быстрый способ сократить часть своего не-CO₂-воздействия на климат — без ожидания полной замены флота или появления новых видов топлива. Однако это может быть только дополнением, а не заменой сокращению выбросов CO₂: изменение маршрута или высоты не устраняет выбросы от сжигания топлива и не способно предотвратить образование всех конденсационных следов.

Отдельный вопрос — энергозатраты самого ИИ

Здесь возникает важный вопрос учёта. Google сообщала, что в 2024 году потребление электроэнергии её дата-центрами выросло на 27% на фоне растущего спроса на ИИ, одновременно заявив о снижении энергетических выбросов дата-центров на 12% благодаря закупке более чистой энергии и повышению эффективности.

Теоретически климатическая польза от предотвращения части долгоживущих авиаследов может оказаться значительно выше энергозатрат на работу прогнозных моделей. Но прозрачное сквозное сравнение — от вычислений и их предельных выбросов до фактического расхода топлива и сокращения следов — пока публично не продемонстрировано.

Поэтому убедительная оценка должна включать энергопотребление вычислений, изменения расхода топлива, наблюдаемое сокращение следов, выбранную климатическую метрику и временной горизонт, долю ложных срабатываний и пропущенных следов, а также независимую проверку. До публикации таких данных потенциальная климатическая польза Operation Blue Skies остаётся многообещающей, но недоказанной.

Почему конденсационные следы могут влиять на климат

Конденсационные следы, или contrails, возникают, когда тёплый влажный выхлоп авиадвигателя смешивается с очень холодным воздухом на высоте. В результате образуются кристаллы льда. Большинство таких следов быстро исчезает, но некоторые сохраняются, расширяются и превращаются в тонкие ледяные облака.

Такие облака могут удерживать исходящее от Земли инфракрасное излучение и в итоге оказывать согревающий эффект. Особенно важным этот фактор может быть ночью, когда охлаждение поверхности за счёт ухода тепла в космос играет заметную роль. На долю долгоживущих линейных следов и связанных с ними перистых облаков приходится часть не-CO₂-воздействия авиации на климат.

Речь при этом не идёт о «химтрейлах»: официальные британские источники подчёркивают, что конденсационные следы состоят в основном из ледяных кристаллов, а доказательств распыления каких-либо дополнительных веществ нет.

Как будет работать система на основе ИИ

Проект сосредоточится прежде всего на вечерних и ночных зимних рейсах — в периоды, когда предотвращение долгоживущих следов потенциально даёт наибольший климатический эффект.

Модели будут объединять:

• спутниковые наблюдения;
• исторические данные о маршрутах и ранее зафиксированных конденсационных следах;
• прогнозы Met Office — национальной метеорологической службы Великобритании.

На основе этих данных система должна выявлять участки атмосферы, перенасыщенные льдом. В таких условиях следы с большей вероятностью сохраняются и распространяются.

Затем диспетчеры NATS — британского провайдера аэронавигационного обслуживания — смогут предложить отдельным экипажам изменить эшелон примерно на 2 000 футов, то есть около 600 метров. Идея не в том, чтобы перенаправлять весь поток самолётов, а в том, чтобы точечно избегать небольшого числа наиболее неблагоприятных зон.

Главная неопределённость: топливо против климатической пользы

Изменение высоты не является бесплатным с точки зрения выбросов. Набор высоты или снижение могут увеличить расход топлива, а значит — и выбросы CO₂. Поэтому испытание должно сопоставить два эффекта:

1. дополнительное топливо, фактически потраченное из-за манёвра;
2. предполагаемое уменьшение потепления за счёт предотвращённых конденсационных следов.

Особенно важно проверить, насколько точно модели находят небольшую долю рейсов и атмосферных зон, которые могут давать непропорционально большую часть эффекта. Пока Operation Blue Skies не доказывает, что такие манёвры в итоге принесут климатическую пользу: именно это и предстоит установить эксперименту.

Кто участвует и как оценят результат

Финансирование со стороны британского Министерства транспорта проходит через программу Aerospace Technology Institute. В консорциум входят Google, NATS, Contrails.org, Имперский колледж Лондона, Кембриджский университет и Met Office, который работает субподрядчиком Contrails.org.

Спутниковые снимки и данные о полётах помогут сравнить прогнозируемые зоны образования следов с тем, что наблюдалось в действительности. Академические партнёры должны обеспечить независимую научную проверку. Организаторы заявляют, что методы и результаты планируется публиковать, что особенно важно на фоне сохраняющейся неопределённости в прогнозировании следов, выборе климатических метрик и оценке топливных издержек.

Google и Contrails.org уже создавали инструменты, связывающие обнаруженные спутниками следы с конкретными рейсами, а также системы прогнозирования. Ранее авиакомпании тестировали изменения планирования маршрута и тактические изменения высоты. Отличие Blue Skies — переход от отдельных экспериментов авиакомпаний к работе диспетчеров в загруженном океаническом коридоре.

Что проект может изменить для авиации

Если подход подтвердит эффективность, авиация получит относительно быстрый способ сократить часть своего не-CO₂-воздействия на климат — без ожидания полной замены флота или появления новых видов топлива. Однако это может быть только дополнением, а не заменой сокращению выбросов CO₂: изменение маршрута или высоты не устраняет выбросы от сжигания топлива и не способно предотвратить образование всех конденсационных следов.

Отдельный вопрос — энергозатраты самого ИИ

Здесь возникает важный вопрос учёта. Google сообщала, что в 2024 году потребление электроэнергии её дата-центрами выросло на 27% на фоне растущего спроса на ИИ, одновременно заявив о снижении энергетических выбросов дата-центров на 12% благодаря закупке более чистой энергии и повышению эффективности.

Теоретически климатическая польза от предотвращения части долгоживущих авиаследов может оказаться значительно выше энергозатрат на работу прогнозных моделей. Но прозрачное сквозное сравнение — от вычислений и их предельных выбросов до фактического расхода топлива и сокращения следов — пока публично не продемонстрировано.

Поэтому убедительная оценка должна включать энергопотребление вычислений, изменения расхода топлива, наблюдаемое сокращение следов, выбранную климатическую метрику и временной горизонт, долю ложных срабатываний и пропущенных следов, а также независимую проверку. До публикации таких данных потенциальная климатическая польза Operation Blue Skies остаётся многообещающей, но недоказанной.