Количество случаев турбулентности в ясном воздухе к 2050 году может вырасти втрое

Краткая сводка

Случаи сильной турбулентности в ясном воздухе (CAT) увеличиваются во всем мире из-за антропогенного изменения климата, вырастая на 55% с 1979 года. Исследования показывают, что уровень турбулентности может вырасти втрое к 2050 году, что значительно повлияет на авиамаршруты над Восточной Азией и Северной Атлантикой.

Этот рост несет риски для безопасности пассажиров и увеличивает эксплуатационные расходы из-за износа самолетов и повышенного потребления топлива. В ответ авиационная отрасль разрабатывает передовые решения. Компании, такие как Turbulence Solutions, тестируют механические закрылки для стабилизации самолетов, в то время как исследователи используют искусственный интеллект для предсказания хаотических воздушных потоков.

Технологии, такие как Лидар и специальные микрофоны, также изучаются для обнаружения турбулентности на расстоянии. В настоящее время пилоты полагаются на улучшенное программное обеспечение для прогнозирования и обмен данными в реальном времени для навигации этих невидимых опасностей.

Растущий риск турбулентности в ясном воздухе

Рассказы пассажиров подчеркивают физическую опасность внезапных атмосферных возмущений. Один путешественник описал сцену хаоса после рейса Singapore Airlines над южной Мьянмой в 2024 году, отметив «кровь на потолке» и пассажиров, брошенных на пол. Аналогично, рейс United Airlines над Филиппинами привел к тому, что бортпроводник был брошен о потолок, получив сотрясение мозга и перелом руки.

Эти инциденты приписываются турбулентности в ясном воздухе (CAT), которая состоит из чрезвычайно турбулентного воздуха, невидимого для спутников, радаров и человеческого глаза. Согласно исследованиям Пола Уильямса, профессора атмосферных наук в Университете Рединга, CAT выросла на 55% с 1979 года. Прогноз заключается в том, что эта турбулентность вырастет втрое по всему миру к 2050-м годам, с значительным влиянием на авиамаршруты над Восточной Азией и Северной Атлантикой.

Последствия выходят за рамки немедленного дискомфорта. Турбулентность вызывает значительный стресс для конструкции самолетов, ускоряя износ. Когда пилоты меняют курс, чтобы избежать этих зон, полеты удлиняются, что приводит к увеличению потребления топлива и выбросов. Это экологическое и финансовое бремя стимулирует поиск стратегий смягчения последствий.

Механические и цифровые решения 🛠️

Для борьбы с физическими эффектами турбулентности инженеры разрабатывают новое оборудование. Австрийская компания Turbulence Solutions создала небольшие закрылки, которые крепятся к большим элеронам на крыльях самолетов. Эти устройства изменяют свой угол на основе измерений давления, чтобы компенсировать изменения воздушного потока, стабилизируя самолет аналогично тому, как птицы регулируют свои перья. Компания утверждает, что эта технология может уменьшить ощущаемую турбулентность более чем на 80%, и уверена, что ее можно адаптировать для более крупных коммерческих реактивных самолетов.

Одновременно исследователи обращаются к искусственному интеллекту для обработки хаотической природы воздушных потоков. Рикардо Винуэса, исследователь в KTH Royal Institute of Technology, предполагает, что турбулентность — идеальное применение для ИИ, поскольку она включает поиск закономерностей в высокомерных данных. В недавних экспериментах Винуэса и его коллеги использовали глубокое обучение с подкреплением для обучения системы ИИ, управляющей синтетическими воздушными струями на симулированном крыле.

К другим технологическим подходам относятся:

• NASA исследует использование микрофонов для обнаружения инфразвуковых частот, генерируемых турбулентностью, на расстоянии до 480 км.
• Команда California Institute of Technology и Nvidia использует ИИ для обнаружения и предсказания турбулентности для дронов.
• Использование технологии Лидар для создания 3D-карт воздуха вокруг самолета, хотя текущие модели сталкиваются с проблемами размера и энергопотребления на больших высотах.

Текущая навигация и прогнозирование

Пока новые технологии находятся в разработке, текущие авиационные практики полагаются на передовое прогнозирование. Перед взлетом пилоты консультируются с метеорологическими сводками и анализируют карты струйных течений. Они используют программное обеспечение для планирования полетов и инструменты, такие как система Graphical Turbulence Guidance (GTG), к разработке которой причастен Пол Уильямс.

Точность прогнозирования значительно улучшилась за последние два десятилетия. Уильямс отмечает, что примерно 20 лет назад исследователи могли предсказывать около 60% турбулентности; сегодня эта цифра ближе к 75%. Однако прогресс сдерживается стоимостью доступа к данным о турбулентности, измеренным датчиками самолетов.

Международная ассоциация воздушного транспорта (IATA) управляет системой Turbulence Aware, которая анонимизирует и обменивается данными о турбулентности в реальном времени. Эта система в настоящее время используется такими авиакомпаниями, как Air France, EasyJet и Aer Lingus. Для пассажиров приложения, такие как Turbli, предлагают доступ к информации, которая ранее была зарезервирована для экипажей, хотя эксперты предупреждают, что эти инструменты не всегда точны на 100% из-за неизвестных точных маршрутов полетов.

Заключение

Увеличение турбулентности в ясном воздухе представляет собой значительный вызов для авиационной отрасли, обусловленный неоспоримыми эффектами изменения климата. По мере роста атмосферной нестабильности, финансовые и безопасные затраты, связанные с полетами, вероятно, возрастут. Однако схождение передового производства, искусственного интеллекта и новых технологий датчиков предлагает многообещающий путь вперед. От механических закрылков, имитирующих полет птиц, до систем ИИ, способных предсказывать хаотические закономерности, отрасль активно ищет решения, чтобы гарантировать, что авиаперелеты останутся безопасными и эффективными в меняющемся климате.