Optymalna trajektoria lotu, czyli jak skutecznie zmniejszyć wpływ lotnictwa na klimat
Ustalono, że w ujęciu globalnym udział lotnictwa w oddziaływaniu na klimat wynosi 2 %. Jednak ten odsetek automatycznie się zwiększa po uwzględnieniu oddziaływań innych niż emisja dwutlenku węgla, do których należą smugi kondensacyjne oraz emisje pary wodnej, tlenków azotu i cząstek stałych. Jednym ze sposobów rozwiązania tego problemu jest optymalizacja trajektorii lotu samolotów pod kątem ich oddziaływania na klimat. Nad tym zagadnieniem pracuje zespół finansowanego przez Unię Europejską projektu FlyATM4E, który otrzymał wsparcie finansowe ze środków Wspólnego Przedsięwzięcia SESAR, czyli partnerstwa publiczno-prywatnego powołanego w celu modernizacji europejskiego systemu zarządzania ruchem lotniczym. „W ramach projektu FlyATM4E zbadano, w jaki sposób sektor lotniczy może ograniczyć swój wpływ na klimat poprzez alternatywne, zoptymalizowane pod kątem klimatu trasy samolotów, które omijają rejony atmosfery, w których emisje lotnicze mają znaczący wpływ na klimat”, wyjaśnia koordynatorka projektu Sigrun Matthes. Ta strategia łagodzenia wpływu opiera się na koncepcji dostarczania danych czasowo-przestrzennych dotyczących emisji lotniczych innych niż emisje CO2 użytkownikom przestrzeni powietrznej, zapewniając im informacje o rejonach, w których występują znaczące oddziaływania inne niż emisje CO2. „Na przykład jednym z takich negatywnych oddziaływań są smugi kondensacyjne lub wytwarzanie dużych ilości ozonu. Zatem jeśli samoloty nie będą powodować tego typu zmian w atmosferze, wówczas nie będą się przyczyniać do wzrostu stężenia gazów cieplarnianych, a co za tym idzie – do ocieplenia atmosfery. W ten sposób lotnictwo może zmniejszyć swój wpływ na zmianę klimatu”, dodaje Matthes.
Znalezienie zoptymalizowanych pod kątem klimatu tras samolotów
Jednym z najważniejszych osiągnięć projektu FlyATM4E jest udostępnienie otwartej biblioteki, która łączy dane z numerycznych prognoz pogody z algorytmami matematycznymi i na tej podstawie dostarcza użytkownikom danych przestrzenno-czasowych dotyczących tych rejonów atmosfery, w których emisje lotnicze mogą znacząco oddziaływać na klimat. „Wdrożenie takiej usługi daje możliwość planowania trajektorii lotu oraz jej optymalizacji w celu znalezienia alternatywnych tras o mniejszym wpływie na klimat, a także określenia trajektorii zoptymalizowanych pod kątem klimatu”, dodaje Matthes. W ramach projektu FlyATM4E zbadano również potencjał w zakresie łagodzenia wpływu, jaki wykazują zoptymalizowane pod kątem klimatu trajektorie, wykorzystując w tym celu zestaw studiów przypadków wykonanych w trzech różnych środowiskach symulacji numerycznej planowania lotu. „Jeśli chodzi o studium dotyczące europejskiego ruchu lotniczego, wykonanie optymalizacji pokazało, że przy niewielkim wzroście kosztów operacyjnych (o około 1 %) możliwe jest zmniejszenie wpływu na klimat o 20–50 % dzięki zapewnieniu skutecznego wdrożenia optymalizacji w odniesieniu do lotów, w przypadku których potencjał w zakresie łagodzenia wpływu jest najwyższy”, podaje Matthes. Głównym elementem stojącym za sukcesem projektu FlyATM4E są opracowane przez zespół rozwiązania pozwalające na przeprowadzenie wspomnianych symulacji z uwzględnieniem niepewności typowych dla sektora lotnictwa. Umożliwia to podejmowanie trafnych decyzji w warunkach niepewności, które są związane między innymi z prognozami pogody.
Badanie możliwości łagodzenia wpływu lotnictwa na klimat
Spoglądając w przyszłość, Matthes zauważa: „Na kolejnym etapie badań opracowana przez zespół FlyATM4E nowatorska usługa meteorologiczna będzie musiała zostać wdrożona w środowiskach symulacyjnych na potrzeby operacyjnego planowania lotów, obejmujących zarządzanie ruchem lotniczym i kontrolę ruchu lotniczego”. Aby to osiągnąć, konieczna jest ścisła współpraca z dostawcami usług w celu zapewnienia skutecznego dostarczania informacji zawierających dane przestrzenno-czasowe dotyczące wpływu, jaki na klimat mają takie czynniki jak smugi kondensacyjne oraz zmiany stężenia ozonu i metanu spowodowane emisjami tlenków azotu (NOx). Konieczna będzie również rozbudowa istniejącej infrastruktury w celu uwzględnienia wpływu lotnictwa na klimat podczas procesu optymalizacji tras samolotów. Jednocześnie potrzebne będą badania mające na celu dalszy postęp w rozumieniu i uwzględnianiu oddziaływań innych niż emisja CO2, które powinny się opierać na najnowocześniejszych numerycznych modelach atmosfery i obserwacjach. „Do skutecznej realizacji tych założeń niezbędna będzie współpraca z zainteresowanymi stronami z branży lotniczej i decydentami, aby zapewnić spójność obecnych prac badawczo-rozwojowych z procesem wdrażania środków rynkowych. Takie podejście będzie stanowić zachętę do korzystania z narzędzi łagodzących wpływ lotnictwa na klimat”, podsumowuje Matthes.
Słowa kluczowe
FlyATM4E, lotnictwo, zoptymalizowane pod kątem klimatu, oddziaływania inne niż emisja CO2, emisja CO2
