Kad je val COVID-19 zahvatio svijet, ograničenja putovanja i pad broja putnika doveli su do rekordnog broja prizemljenih letova u 2020. godini. Smanjenje zračnog prometa očistilo je nebo ne samo od mlažnjaka, već i od pahuljastih bijelih kondenzacijskih tragova koje zrakoplovi proizvode visoko u atmosferi.
Inženjeri s MIT-a mapirali su ispušne tragove zrakoplova koji su stvoreni u Sjedinjenim Državama 2020. i usporedili rezultate s godinama prije pandemije. Otkrili su da su bilo kojeg dana u 2018. i ponovno u 2019. tragovi pokrivali ukupnu površinu jednaku površini američkih saveznih država Massachusetts i Connecticut zajedno. U 2020. godini to se smanjilo za oko 20 posto, odražavajući sličan pad broja letova u SAD-u.
Iako pad količine ispušnih tragova zrakoplova u 2020. možda nije iznenađujući, nalazi su dokaz da tehnika mapiranja MIT-jevog tima funkcionira. Njihova studija označava prvi put da su istraživači uhvatili fine i prolazne detalje tih tragova na velikoj, kontinentalnoj razini.
Znanstvenici sad primjenjuju tehniku kako bi predvidjeli gdje će u atmosferi vjerojatno nastati tragovi. Poznato je da te formacije slične oblacima igraju značajnu ulogu u globalnom zatopljenju, s kojim je povezano i zrakoplovstvo. Tim s MIT-ja radi s glavnim zračnim prijevoznicima na predviđanju regija u atmosferi u kojima se mogu formirati kondenzacijski tragovi i preusmjeravanju zrakoplova oko tih regija kako bi se smanjila proizvodnja tih tragova.
Ova vrsta tehnologije može pomoći u preusmjeravanju zrakoplova kako bi se spriječili kondenzacijski tragovi, u stvarnom vremenu. Postoji neobična prilika da se prepolovi klimatski utjecaj zrakoplovstva eliminacijom većine tragova koji se danas proizvode, ističe Steven Barrett, profesor i pomoćnik voditelja MIT-ovog Odjela za aeronautiku i astronautiku.
Barrett i njegovi kolege objavili su svoje rezultate u znanstvenom časopisu Environmental Research Letters.
Uvježbavanje algoritma
Otprilike polovica doprinosa zrakoplovne industrije globalnom zatopljenju dolazi izravno od emisije ugljičnog dioksida iz zrakoplova. Smatra se da je druga polovica posljedica njihovih kondenzacijskih tragova u atmosferi. Njihovi prepoznatljivi bijeli repovi nastaju kada se vrući, vlažni ispušni plinovi aviona pomiješaju s hladnim vlažnim zrakom visoko u atmosferi. Emitirani u tankim linijama, tragovi se brzo šire i mogu djelovati kao pokrivači koji zadržavaju Zemljinu izlaznu toplinu.
Dok jedan trag možda neće imati mnogo efekta zagrijavanja, mnoštvo njih ima značajan utjecaj. Ali procjene ovog učinka su neizvjesne i temelje se na računalnom modeliranju, kao i ograničenim satelitskim podacima. Štoviše, tradicionalni računalni algoritmi koji analiziraju tragove podataka, teško mogu razaznati tanke repove od prirodnih oblaka.
Kako bi precizno odabrao i pratio tragove u velikim razmjerima, tim s MIT-a pogledao je slike snimljene NASA-inim GOES-16, geostacionarnim satelitom koji lebdi nad istim dijelom Zemlje, uključujući Sjedinjene Države, snimajući kontinuirane slike visoke rezolucije.
Tim je prvo dobio oko 100 slika koje je snimio satelit i uvježbao grupu ljudi da interpretiraju podatke daljinskog istraživanja i označe svaki piksel slike kao dio traga ili ne. Koristili su taj označeni skup podataka kako bi nakon toga uvježbali računalni algoritam da razazna kondenzacijski trag od normalnog oblaka.
Istraživači su zatim pokrenuli algoritam na oko 100.000 satelitskih slika, što je iznosilo gotovo 6 trilijuna piksela, a svaki piksel predstavlja područje od oko 2 četvorna kilometra. Slike su pokrivale SAD, zajedno s dijelovima Kanade i Meksika, a snimljene su svakih 15 minuta, između 1. siječnja 2018. i 31. prosinca 2020.
Algoritam je automatski klasificirao svaki piksel, ili kao trag, ili ne, i generirao dnevne karte tragova nad Sjedinjenim Državama. Ove karte odražavale su glavne putanje leta većine američkih zračnih prijevoznika, s nekim značajnim razlikama. Na primjer, oko velikih zračnih luka pojavile su se "rupe" u tragovima, što odražava činjenicu da zrakoplovi koji slijeću i polijeću oko zračnih luka općenito nisu dovoljno visoko u atmosferi da bi se mogli formirati njihovi kondenzacijski tragovi.
Algoritam ne zna ništa o tome kamo lete avioni, a ipak je prilikom obrade satelitskih snimaka rezultirao prepoznatljivim rutama leta. To je jedan od dokaza koji govori da ova metoda doista hvata tragove u velikim razmjerima, kaže Barrett.
Problem s obrascima oblaka i način kako izbjeći formiranje kondenzacijskih tragova
Na temelju karti algoritma, znanstvenici su izračunali ukupnu površinu koju svaki dan pokrivaju kondenzacijski tragovi u SAD-u. Prosječnog dana u 2018. i 2019., američki tragovi zauzimali su oko 43.000 kvadratnih kilometara. Ta je pokrivenost pala za 20 posto u ožujku 2020. kako je počela pandemija COVID-19. Od tada su se tragovi polako ponovno pojavljivali kako se zračni promet nastavljao tijekom godine.
Tim je također promatrao dnevne i sezonske obrasce. Općenito, činilo se da tragovi dostižu vrhunac ujutro i opadaju poslijepodne. No to isto tako mogu biti i artefakti, jer budući da se prirodni cirus oblaci više formiraju poslijepodne, algoritam bi mogao imati problema s razlikovanjem tragova usred oblaka kasnije tijekom dana. Ali to također može biti važan pokazatelj kad se tragovi najčešće formiraju.
Kondenzacijski tragovi su isto tako dosegnuli vrhunac u kasnu zimu i rano proljeće, kada je veći dio zraka prirodno hladniji i pogodniji za njihovo formiranje.
Znanstvenici su sada prilagodili svoju tehniku kako bi predvidjeli gdje će se tragovi vjerojatno formirati u stvarnom vremenu. Izbjegavanje toga, kaže Barrett, moglo bi oduzeti značajan, gotovo neposredan dio doprinosa zrakoplovstva globalnom zatopljenju.
Većina mjera za održivost zrakoplovstva traje dugo. Izbjegavanje kondenzacijskog traga moglo bi se postići za nekoliko godina, jer zahtijeva male promjene u načinu letenja zrakoplovima, s postojećim zrakoplovima i tehnologijom promatranja. To je kratkoročni način smanjenja doprinosa zrakoplovstva globalnog zatopljenju za otprilike polovicu, naglašava Barrett.
Njegov tim sad radi na cilju izbjegavanja stvaranja kondenzacijskih tragova velikih razmjera koristeći satelitska promatranja u stvarnom vremenu.
Izvor: MIT
