В августовском пресс-релизе, в котором были опубликованы результаты исследования влияния различий эксплуатации воздушных судов на сохраняемость инверсионных следов, Имперский колледж Лондона смело заявил: «Частные самолеты – самые злостные нарушители». Это не очень хорошие новости для отрасли деловой авиации, которая и без того испытывает трудности с общественным восприятием ее экологичности.
Но не все потеряно. В мае исследование инверсионных следов, проведенное поставщиком решений в области устойчивого развития авиации 4AIR, показало, что небольшие корректировки высоты полетов деловой авиации могут существенно снизить воздействие инверсионных следов на окружающую среду без ущерба по выбросам CO2.
Инверсионные следы образуются в результате смешивания теплых, влажных выхлопов двигателя с более холодным окружающим воздухом. В перенасыщенных льдом областях атмосферы кристаллы льда в инверсионном следе могут расти, и из-за этого инверсионный след может сохраняться, распространяться и сливаться с другими инверсионными следами, образуя перистые облака, вызванные самолетами.
Высота является ключом к уменьшению количества устойчивых инверсионных следов, а ограничения в управлении воздушным движением в Европе создают трудности, но также и возможности. Днем перистые облака отражают солнечный свет и оказывают охлаждающее воздействие на климат Земли. Но ночью такие облака задерживают тепло Земли и оказывают согревающий эффект. Преобладающая теория заключается в том, что инверсионные следы оказывают общее согревающее воздействие на климат в большей степени, чем выбросы CO2 авиацией.
Но масштаб этого потепления крайне неопределен. В авиации проводятся многочисленные исследования и испытания, чтобы понять инверсионные следы, количественно оценить их влияние на климат и смягчить их воздействие. Большая часть этой работы сосредоточена на коммерческих самолетах, но в равной степени применима и к бизнес-джетам.
Исследование Имперского колледжа было направлено на количественную оценку факторов, определяющих инверсионные следы, путем сопоставления данных о воздушном движении со спутниковыми снимками, чтобы выделить роль типа самолета в свойствах и эволюции инверсионных следов. На основе 64000 полетов исследование показало, что более эффективные самолеты чаще образуют более долгоживущие инверсионные следы. Это в первую очередь обусловлено увеличением высоты полета, заявили исследователи. Кроме того, исследование показало, что бизнес-джеты оставляют более долгоживущие инверсионные следы, несмотря на меньший расход топлива их небольших двигателей, поскольку они летают на больших высотах.
Имперский колледж использовал изображения с метеорологического спутника NASA-NOAA GOES-16 для идентификации инверсионных следов над западной частью Северной Атлантики с помощью свёрточной нейросети. Они были сопоставлены с отчетами о местоположении самолетов из системы управления потоками движения FAA и с комбинациями самолетов и двигателей с использованием номеров рейсов. Полученный набор данных включал старые авиалайнеры, летающие примерно на эшелоне FL370 – барометрическая высота 37000 футов – а также современные авиалайнеры, летящие примерно на эшелоне FL400, и бизнес-джеты выше FL410.
Исследователи пришли к выводу, что более эффективные самолеты создают инверсионные следы с более длительным временем жизни, обнаруживаемым спутником, поскольку они летают выше, где температура окружающего воздуха ниже. Они также отметили, что самолеты в исследуемом регионе обычно летают в тропосфере, а не в более сухой стратосфере, как это обычно бывает севернее, что, вероятно, увеличивает частоту появления устойчивых инверсионных следов.
Важно, на чем сосредоточился Имперский колледж, поскольку результаты для изученного субтропического Атлантического региона не обязательно верны для тех мест, где летают большинство бизнес-джетов, говорит президент 4AIR Кеннеди Риччи. Другим фактором является высотность большинства бизнес-джетов – до 51 000 футов. «Если вы летите еще выше, вы вообще не оставляете инверсионных следов», - утверждает он. «Это упущено в исследовании [Имперского колледжа]».
Исследование инверсионных следов, проведенное 4AIR, использовало общедоступные данные автоматического зависимого наблюдения-вещания (ADS-B) почти по 16900 полетам бизнес-джетов с участием 34 самолетов семи различных типов Bombardier, Embraer и Gulfstream, 11 из которых базировались в Европе, а 23 – в США. Самолеты не ограничивались полетами в этих регионах, и данные включали множество международных рейсов.
Исследование 4AIR не сопоставляло полеты с инверсионными следами, наблюдаемыми на спутниковых снимках, как это делал Имперский колледж. Вместо этого исследователи использовали модель прогнозирования инверсионных следов, основанную на исторических данных о погоде. «Хотя эта модель является ведущей моделью для прогнозирования инверсионных следов, она не включает никаких данных наблюдений для подтверждения своих результатов, и модели по своей сути будут несовершенными и могут быть неточными», - предупреждает исследование.
4AIR обнаружил, что в целом авиапарк провел около 1,1% времени полета в областях формирования инверсионных следов, в зависимости от местоположения самолета. Те, которые базируются в Европе, провели больше времени в областях формирования инверсионных следов, в среднем около 2,1% времени полета, против 0,7% для самолетов, базирующихся в США.
В отчете 4AIR говорится, что относительная разница во времени полета в областях, склонных к образованию инверсионных следов, вероятно, связана с высотой полета. «Области формирования инверсионных следов обычно возникают между эшелонами FL330-430, поэтому самолеты, которые выполняли больше полетов и достигали высот крейсерского полета выше этого диапазона, имели меньшее время полета в областях формирования инверсионных следов», - говорится в исследовании. «Мы не видели ничего выше 43000 футов», - добавляет Риччи.
Инверсионные следы, которые оказывают наибольшее влияние на потепление, образовались между FL350 и FL400. Самолеты, базирующиеся в ЕС, выполняли крейсерские полеты на этих высотах в 18,7% случаях по сравнению с 4,4% для самолетов, базирующихся в США. «У нас есть два параллельных парка в США и ЕС с одинаковыми типами самолетов», - говорит Риччи. «Флот ЕС чаще летает достаточно низко, оставляя инверсионные следы, даже при схожих профилях миссий. Большая часть этого сводится к управлению воздушным движением [УВД] и правилам эксплуатации, что означает большую возможность для смягчения последствий».
Самолеты, базирующиеся в ЕС, чаще всего совершали крейсерские полеты на высоте FL380-420 – 43,1% полетов против 8,1% для самолетов, базирующихся в США. Исследование показало, что 49,3% полетов самолетов, базирующихся в США, совершались выше FL420 по сравнению с 9,6% для самолетов, базирующихся в ЕС. Из-за этого самолеты, базирующиеся в США, проводили меньше времени в областях формирования инверсионного следа, даже при сравнении аналогичных типов.
«Самое большое влияние на климат оказывает сохранение инверсионных следов или когда у нас есть горячая точка с большим количеством инверсионных следов, которые объединяются», - говорит Риччи. Инверсионные следы, которые сохраняются и растут, оказывают гораздо большее влияние, чем те, которые быстро формируются и исчезают. Более продолжительные инверсионные следы имеют больше времени, чтобы поглотить тепло, покидающее Землю, или отразить солнечный свет обратно в космос.
По оценкам 4AIR, инверсионные следы, образованные рейсами в ее наборе данных, длились около 2,5 часов. Самолеты, базирующиеся в ЕС, образовывали инверсионные следы с предполагаемой продолжительностью 3 часа по сравнению с 2,2 часами у самолетов, базирующихся в США, что является одним из факторов, объясняющих, почему полеты в ЕС имели более высокое воздействие инверсионных следов на час полета, говорится в исследовании.
«Мы начали расширять круг рассматриваемых рейсов и делать больше прогнозов, чтобы выяснить, каковы реальные возможности для уменьшения инверсионных следов», - говорит Кеннеди. «Мы обнаружили, что многие из них связаны с УВД, поэтому нам нужно понять, что является практичным. То, насколько самолет может подняться или снизиться [чтобы избежать образования инверсионных следов], ограничено способностью УВД справляться с изменениями. Нам нужна более реалистичная оценка».
Одной из услуг, которую 4AIR предоставит операторам, является обеспечение соответствия новой системе мониторинга, отчетности и проверки не связанных с CO2 эффектов, таких как устойчивые инверсионные следы и выбросы оксидов азота, которая начнет действовать с 2025 года в рамках Системы торговли выбросами ЕС. В рамках этой схемы, которая охватывает только внутренние авиаперевозки ЕС, операторы будут предоставлять данные ADS-B о своих рейсах, чтобы ЕС мог использовать их в своей модели прогнозирования инверсионных следов. 4AIR использует ту же модель. «Как только мы начнем измерять, мы сможем начать обновлять моделирование», - говорит Риччи. «В течение следующих трех лет мы сможем сформировать понимание того, что мы можем сделать [чтобы избежать образования постоянных инверсионных следов]».
Исследование 4AIR было направлено на выявление «серьезных последствий» – полетов с чрезвычайно высоким уровнем инверсионного следа, пропорциональным пройденному расстоянию, который часто намного превышает их воздействие от выбросов CO2. Хотя только 17,9% полетов в общем наборе данных создали инверсионные следы, львиная доля общего инверсионного следа, рассчитанного моделью, пришлась на полеты, соответствующие этому критерию «серьезных последствий», говорится в исследовании.
Всего 17 полетов (0,1%) дали более 26% от инверсионного следа всего флота за год. Около 50 (0,3%) из почти 16900 полетов в наборе данных дали 51% от общего воздействия инверсионного следа, а около 123 полетов (0,73%) — 75%.
«Если бы усилия по смягчению последствий позволили успешно избежать или минимизировать воздействие инверсионного следа хотя бы на 50 рейсах в течение года, то удалось бы избежать 51% воздействия инверсионного следа во всей выборке», - говорится в исследовании.
«Нам не нужно смягчать каждый полет», - говорит Риччи. «Это легко достижимый результат. Нам не нужно жертвовать топливом, чтобы просто знать, где находятся горячие точки. И нам нужно включить это на уровне оператора». Он отмечает, что ForeFlight разрабатывает способ, с помощью которого операторы смогут визуализировать области возможного образования инверсионных следов с помощью своего инструмента планирования полетов.
Хотя масштаб проблемы для деловой авиации гораздо меньше, чем для коммерческой, инверсионные следы очень заметны, привлекают внимание общественности и могут усугубить проблемы имиджа отрасли с точки зрения экологичности. «Вся авиация должна сосредоточиться на этом», - говорит Риччи. «Но для деловой авиации мы нашли так много возможностей для смягчения инверсионных следов. Это самолеты с потолками выше 45 000 футов. Эксплуатационный потолок регулярных авиакомпаний находится прямо в зоне образования инверсионных следов. У деловой авиации больше возможностей смягчить проблему. И нам не нужно смягчать каждый рейс. Мы можем определить горячие зоны и время суток, когда другие самолеты находятся в этой области и создают инверсионные следы, и предотвратить только эти рейсы».
