NASA и Boeing исследуют инверсионные следы самолетов на фоне научных сомнений в их влиянии на климат

Научные дебаты об инверсионных следах самолетов — тех самых перистых линиях водяного пара, — и о том, что с ними делать, накаляются. Экологические активисты и НКО, занимающиеся изменением климата, утверждают, что эти следы, которые иногда расплываются в тонкие перистые облака, вносят больший вклад в глобальное потепление, чем CO₂ от авиадвигателей. Под давлением авиационная отрасль активизировала исследования.

В октябре Boeing и NASA провели летные испытания, в ходе которых исследовательский самолет NASA DC-8 летел за 737 MAX 10, анализируя его выхлоп и инверсионные следы, чтобы проверить, может ли так называемое устойчивое авиационное топливо (SAF) снизить их образование. Кроме того, Google в партнерстве с исследователями из Breakthrough Energy провел небольшой эксперимент с American Airlines, проверяя, могут ли пилоты избегать областей атмосферы, благоприятных для образования следов. Более масштабные испытания с участием нескольких авиакомпаний, включая Alaska Airlines, запланированы на следующий год.

Однако на прошлой неделе консенсус о том, что инверсионные следы настолько вредны для планеты, что нужно срочно искать способы их сокращения, был поколеблен. Дэвид Ли, автор самого влиятельного исследования 2021 года о влиянии авиации на климат и глава рабочей группы по авиации Межправительственной группы экспертов по изменению климата (IPCC) ООН, опубликовал новую резкую оценку, в которой указал на множество научных неопределенностей в этой теме. Совместно с известными британскими климатологами он пришел к выводу, что «фундаментальная предпосылка» о том, что борьба со следами достаточно важна, «еще не установлена».

Помимо неопределенности в масштабе эффекта потепления от следов, Ли указывает на связанный с ними охлаждающий эффект, который потенциально может его компенсировать. Он утверждает, что данные о влиянии авиации, не связанном с CO₂ — в основном это инверсионные следы и влияние выбросов двигателей на образование облаков, — настолько неопределенны, что любые меры по их смягчению «могут иметь ограниченный эффект или непредвиденные последствия». Он отмечает, что изменение маршрутов для избегания областей, благоприятных для образования следов, означает сжигание большего количества топлива и выбросы большего количества CO₂, который остается в атмосфере веками, в то время как следы рассеиваются за дни.

Наука сложна: следы образуются, когда водяной пар конденсируется вокруг аэрозолей из выхлопа двигателей, образуя кристаллы льда на большой высоте. Некоторые из них превращаются в перистые облака. Эти облака могут частично охлаждать планету днем, отражая солнечный свет, но также удерживают тепло у поверхности, особенно ночью, что приводит к общему эффекту потепления. Однако масштаб этого воздействия очень неопределен и зависит от времени суток и типа поверхности внизу.

Марк Шапиро, директор проекта по инверсионным следам в Breakthrough Energy, ссылается на последнюю оценку IPCC, основанную на работе Ли 2021 года: следы вносят от 1% до 2% в общее антропогенное изменение климата. В ходе пробного эксперимента с American Airlines использование ИИ для прогнозирования и избегания зон образования следов привело к сокращению инверсионных облаков на 54%. В следующем году планируются более масштабные испытания.

Однако Дэвид Ли, профессор атмосферных наук в Университете Манчестер Метрополитен, категорически отвергает идею о том, что борьба со следами — это «низко висящий фрукт». Его новая работа указывает, что неопределенный эффект потепления от следов может быть компенсирован охлаждающим воздействием аэрозолей на образование облаков, и общий итог может быть как положительным, так и отрицательным. Он критикует избегание следов из-за дополнительных выбросов CO₂, эффект от которых «длится практически вечно», и указывает на недостаточную точность прогнозов атмосферных условий.

Политическое давление с целью сокращения следов наиболее сильно в Европе. С 2025 года европейские авиакомпании будут обязаны отслеживать, сообщать и проверять не-CO₂ воздействия своих рейсов. Эта политическая инициатива основана на данных из оценки Ли 2021 года, согласно которой на инверсионные следы приходилось 57% общего эффекта потепления от авиации, а на выбросы углерода — 34%. Однако количественная оценка для следов имела огромную погрешность в ±70%.

Дрю Шинделл, профессор наук о Земле в Университете Дьюка, участвовавший в оценках IPCC, заявил, что последние исследования предполагают, что вклад следов, вероятно, находится на нижней границе диапазона IPCC (0.7%–3.7% от общего глобального потепления). Даже Марк Шапиро признал, что данные его команды также указывают на нижний предел оценок Ли 2021 года, но настаивает, что проблема остается значимой.

В ходе октябрьских испытаний NASA и Boeing исследовательский самолет DC-8, оснащенный датчиками, следовал за Boeing 737 MAX 10, который использовал два типа топлива: обычное авиатопливо с низким содержанием серы и 100% SAF. Целью было собрать данные о составе выхлопа и образовании следов. Пилот NASA Энди Барри описал сложность маневрирования в турбулентном следе на расстоянии 4–5 миль за ведущим самолетом. Результаты будут опубликованы в следующем году и, как ожидается, подтвердят, что SAF снижает выбросы аэрозолей, что также улучшает качество воздуха вокруг аэропортов.

Подводя итог дилемме авиации, Дэвид Ли призвал к осторожности: «Как ученые-экологи, мы routinely работаем с неопределенностью. Однако гораздо труднее иметь дело с неопределенностью того, что мы полностью 'ошибаемся' и наносим непоправимый ущерб климату в процессе».