Quando guardiamo un cielo sereno e vediamo sottili linee bianche formarsi dietro agli aerei, nella maggior parte dei casi stiamo osservando le scie di condensazione, in inglese contrails, abbreviazione di condensation trails.
Dal punto di vista fisico sono nubi lineari composte principalmente da cristalli di ghiaccio. Si formano quando i gas caldi e umidi prodotti dai motori degli aerei si mescolano con l’aria molto fredda presente alle quote di crociera. Se temperatura e umidità sono adatte, il vapore acqueo condensa su minuscole particelle presenti nell’atmosfera o nei gas di scarico, tra cui la fuliggine, e le goccioline così formate congelano rapidamente trasformandosi in cristalli di ghiaccio.
Non tutte le scie hanno lo stesso comportamento. Alcune scompaiono rapidamente, mentre in condizioni atmosferiche particolarmente fredde e umide possono persistere per ore, allargarsi e contribuire alla formazione di cirri. Sono soprattutto queste scie persistenti a interessare la ricerca sul clima.
Google indica le contrails come responsabili di circa un terzo dell’impatto climatico complessivo dell’aviazione. Si tratta però di una stima che dipende dalla metrica climatica e dall’intervallo temporale considerati: il contributo delle scie non è quindi un valore fisso applicabile in qualsiasi contesto.
Scie di condensazione e “scie chimiche” non sono la stessa cosa
È importante distinguere le scie di condensazione dalle cosiddette “scie chimiche” o chemtrails, termini che non sono sinonimi.
“Scia chimica” non è una denominazione scientifica delle normali contrails. L’espressione viene utilizzata soprattutto per indicare l’ipotesi secondo cui alcune delle linee visibili nel cielo sarebbero prodotte dalla dispersione intenzionale e occulta di sostanze chimiche o biologiche da parte degli aerei. Non esistono evidenze scientifiche che permettano di identificare le normali scie prodotte dal traffico aereo ad alta quota con un simile fenomeno.
Questo non significa che lo scarico di un motore aeronautico contenga soltanto acqua. La combustione del carburante produce vapore acqueo e anidride carbonica, insieme a ossidi di azoto, particolato, fuliggine e altre sostanze in quantità variabili. La presenza di composti chimici nei gas di scarico, però, non trasforma una scia di condensazione in una “scia chimica”: ciò che vediamo come linea bianca è una nube costituita prevalentemente da cristalli di ghiaccio, formatasi attraverso processi atmosferici e termodinamici ben conosciuti.
Esistono inoltre attività nelle quali sostanze vengono effettivamente disperse intenzionalmente da aeromobili, per esempio in agricoltura, nella lotta agli incendi o in alcune tecniche di modificazione meteorologica. Si tratta di operazioni specifiche e documentate, differenti per finalità, modalità e condizioni operative dalle normali scie di condensazione generate dagli aerei di linea alle quote di crociera.
Il problema affrontato da Google con Operation Blue Skies riguarda dunque esclusivamente le contrails e, in particolare, quelle persistenti che possono produrre un effetto netto di riscaldamento.
Google vuole prevedere dove si formeranno le contrails
Google riferisce di un progetto pensato per aiutare il settore aeronautico a evitare la formazione delle scie di condensazione climaticamente più rilevanti modificando in maniera mirata le rotte o le quote di alcuni voli.
“Da quando abbiamo pubblicato la nostra ricerca iniziale sui modi in cui l’AI può contribuire a mitigare il riscaldamento dovuto alle scie di condensazione, abbiamo stretto partnership con l’intero settore dell’aviazione, lavorando a fianco di compagnie aeree come American Airlines, fornitori di servizi di navigazione aerea come MUAC di EUROCONTROL e fornitori di software di pianificazione del volo, tra cui FlightKeys, per dimostrare che evitare le scie di condensazione che causano riscaldamento è sia scientificamente convalidato che praticamente fattibile a livello operativo”, spiega Big G.
Secondo Google, le previsioni sviluppate con sistemi di intelligenza artificiale permettono di individuare le regioni atmosferiche nelle quali è più probabile la formazione di scie persistenti. Equipaggi e controllori del traffico aereo possono quindi valutare piccole variazioni di quota o traiettoria, mantenendosi all’interno delle normali procedure operative.
L’obiettivo non è quindi eliminare qualsiasi scia visibile dietro a un aereo, ma intervenire in modo selettivo sui voli che stanno per attraversare condizioni atmosferiche favorevoli alla formazione delle contrails con il maggiore effetto di riscaldamento.
Blue Skies porta la sperimentazione su un intero corridoio aereo
Dopo le sperimentazioni condotte con singole compagnie aeree, Google vuole verificare se lo stesso principio possa funzionare su una scala molto più ampia.
Operation Blue Skies viene presentata da Google come la prima sperimentazione sostenuta da uno Stato per evitare le scie di condensazione alla scala di un intero spazio aereo oceanico.
Il progetto interesserà la metà orientale del corridoio del Nord Atlantico, all’interno dello spazio aereo di Shanwick. Secondo i dati citati da Google, questa regione sarebbe responsabile di circa il 5% del riscaldamento globale attribuito alle scie di condensazione.
Il programma avrà una durata complessiva di 30 mesi e comprenderà due prove operative di circa quattro mesi ciascuna.
Durante le ore interessate dalle sperimentazioni, ogni anno circa 10.000 voli provenienti da centinaia di città attraverseranno lo spazio aereo di Shanwick. Solo una piccola percentuale dovrebbe essere modificata: saranno selezionati i voli che, seguendo la rotta prevista, attraverserebbero regioni atmosferiche particolarmente favorevoli alla formazione di contrails persistenti.
In questi casi potranno essere introdotte deviazioni limitate, con l’obiettivo di impedire la formazione delle scie con il maggiore potenziale di riscaldamento senza modificare in maniera significativa l’operatività complessiva del traffico aereo.
Un consorzio per portare la ricerca nel traffico aereo reale
Evitare selettivamente le scie di condensazione su scala di spazio aereo richiede che previsioni meteorologiche, modelli climatici e gestione del traffico funzionino insieme. Operation Blue Skies riunisce per questo organizzazioni con competenze differenti.
Il consorzio con sede nel Regno Unito comprende Google, NATS, Contrails.org, Imperial College London, Università di Cambridge e Met Office britannico.
Google si occuperà dei modelli di intelligenza artificiale utilizzati per prevedere le condizioni favorevoli alle contrails e dell’impiego del machine learning e delle immagini satellitari per verificare i risultati.
NATS seguirà invece gli aspetti relativi alle operazioni nello spazio aereo, al coordinamento del controllo del traffico, alla valutazione della sicurezza e alla formazione dei controllori. Contrails.org lavorerà sulle previsioni e sui parametri della sperimentazione, mentre Imperial College London e Università di Cambridge valuteranno i risultati e il relativo impatto climatico. Il Met Office contribuirà allo sviluppo delle capacità meteorologiche necessarie a prevedere le condizioni favorevoli alla formazione delle scie.
Il programma Operation Blue Skies è cofinanziato dai partner industriali e dal Dipartimento dei Trasporti britannico attraverso il programma ATI, una partnership che coinvolge l’Aerospace Technology Institute, il governo britannico e Innovate UK.
Secondo Google, il 100% dei finanziamenti pubblici destinati al progetto viene assegnato direttamente ai partner accademici, non profit e del settore dell’aviazione.
Google UK partecipa invece senza ricevere finanziamenti dal programma e dichiara di contribuire con 1,4 milioni di sterline in risorse e servizi, comprendenti competenze nella ricerca sull’AI, attività di progettazione e infrastrutture di calcolo ad alte prestazioni.
Perché modificare pochi voli può avere senso
L’aspetto interessante del progetto è che la strategia non richiede necessariamente di cambiare la rotta di tutti gli aerei.
La formazione e soprattutto la persistenza delle contrails dipendono fortemente dalle condizioni atmosferiche attraversate. Esistono quindi zone e momenti nei quali una piccola variazione di quota o percorso può impedire la nascita di una scia persistente, mentre nella maggior parte degli altri casi non sarebbe necessario intervenire.
È proprio questo il problema che Google sta cercando di affrontare con l’AI: prevedere con sufficiente precisione dove e quando convenga modificare un volo, evitando deviazioni inutili che potrebbero aumentare consumo di carburante, tempi di percorrenza e costi operativi.
Operation Blue Skies servirà quindi soprattutto a capire se un sistema già sperimentato su singoli voli può essere integrato nella gestione ordinaria di migliaia di attraversamenti di uno dei corridoi aerei più trafficati del mondo.
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