پسدمه هواپیما و نقش آن در تغییر اقلیم
اگر در هر کشوری از روی زمین به ردی که بعد از عبور هواپیماهای مسافربری در آسمان باقی میمانند نگاه کنیم، اولین چیزی که به آن فکر خواهیم کرد امنیت پروازی آسمان این کشور است، اما در پس پرده، نشانهایست از یکی از عوامل گرمایش جهانی که کمتر به آن پرداخته شده است.
به گزارش «انرژی امروز» 40 میلیون پرواز مسافربری سال ۲۰۱۹ انجام شد، در مجموع حدود ۶۱ میلیارد کیلومتر سفر بود که از فاصله زمین تا خورشید در هر روز از سال بیشتر است. بیش از ۴۰ درصد از این پروازها حداقل در بخشی از سفر، رد هواپیماها را پشت سر خود به جا گذاشتند که به آن پسدمه میگویند. این پسدمهها بخار آب موجود در اگزوز موتورهایشان است به ذرات ریز یخ تبدیل میشود. بخار آب نوعی گاز گلخانهایست.
بسیاری از این ردها زودگذر بودند اما این پسدمهها در حدود ۵ درصد از کل مسافت این پروازها، معادل با 10 سفر رفت و برگشت در روز به ماه، ماندگاری بیشتری داشتند. این خطوط سفید نازک به نوارهای شفاف و پهن ابر سیروس تبدیل شدند. اگر این نوارها را مانند نخ دور یک توپ به دور زمین بپیچید، متوجه خواهید شد که در هر لحظه، این ردپایهای مداوم احتمالا یک هزارم آسمان را میپوشانند. و اینگونه است که کره زمین گرم میشود.
ردپایها سفید هستند زیرا کریستالهای یخ تشکیلدهنده آنها نور خورشید را منعکس میکنند. این امر میتواند در طول روز اثر خنککننده داشته باشد. اما کریستالها تابش مادون قرمز را هم جذب کرده و دوباره منتشر میکنند، درست مانند گازهای گلخانهای. بنابراین مقداری از آن به فضا تابیده میشود، اما بقیه به سمت زمین برمیگردند. این امر باعث گرمایش ۲۴ ساعته میشود.
بر اساس گزارش مفصلی که اکونومیست منتشر کرده است محاسبه مقدار دقیق گرمایش خالص دشوار است، اما شواهد فعلی نشان میدهد که پسدمههای هواپیما و ابرهای سیروسی که ایجاد میکنند، ممکن است بیشتر از CO2 منتشر شده توسط موتورهای هواپیما، دمای زمین را افزایش دهند.
هرچند برای اینکه پسدمهها بتوانند هوا باقی بمانند، باید آنها باید زیر نقطه انجماد باشند و در عین حال حاوی مقدار قابل توجهی بخار آب هنوز منجمد نشده باشند. چیزی که این انجماد بخار آب را متوقف میکند، فقدان ذراتی است که میتوانند به عنوان هستههایی برای تشکیل کریستال عمل کنند و این فرآیند را “بذرپاشی” کنند. یک پسدمه هواپیما تریلیونها بذر تولید کرده و ابر تشکیل میدهد.
مناطق فوق اشباع از یخ (ISSR) معمولا در ارتفاعات ۸ تا ۱۳ کیلومتری یافت میشوند. این مناطق چند صد کیلومتر عرض و فقط چند صد متر عمق دارند. اگر هواپیماها را از آنها دور نگه دارید، از شر بسیاری از پسدمههای مداوم خلاص میشوید که به معنای خلاص شدن از شر مقداری گرما نیز هست.
در ۱۸ آگوست، کنسرسیومی مستقر در بریتانیا عملیات آسمان آبی Operation Blue Skies را اعلام کرد. این رویداد در شانویک، قطعهای از حریم هوایی این کشور که ۱.۸ میلیون کیلومتر مربع از اقیانوس اطلس شمالی در غرب جزایر بریتانیا را پوشش میدهد برگزار خواهد شد.
آزمایشهای کوچکتری هم از این دست انجام شده است. یکی از آنها توسط آژانس هوافضای آلمان در سال ۲۰۲۱ و دیگری، در سال ۲۰۲۵، توسط American Airlines و Contrails.org، اجرا شد؛ اینها سازمان تحقیقاتی غیرانتفاعی هستند که توسط Breakthrough Energy، شبکهای از سرمایهگذاران تأسیس شده توسط بیل گیتس، تأمین مالی میشود. نتایج امیدوارکننده بود.
عملیات Blue Skies، که به طور قابل توجهی بزرگتر است، باید نشان دهد که آیا روشهای پیشبینی و مسیریابی در اطراف ISSRها هم موثر و هم برای استفاده عملیاتی مناسب هستند یا خیر.
شانویک یک حریم هوایی نسبتا مناسب برای چنین پروژهای است. این منطقه مستعد نوع مناسبی از سرمای مرطوب در ارتفاعات پرواز هواپیماهای مسافربری است و توسط بسیاری از هواپیماها استفاده میشود. در مجموع، این عوامل به این معنی است که اگرچه شانویک تنها ۰.۴درصد از سطح زمین را پوشش میدهد، اما مدلها نشان میدهند که شانویک مسئول حدود ۵درصد از گرمایش مرتبط با پسدمههاست.
علاوه بر این، ماهوارههای هواشناسی اروپایی و آمریکایی، منطقه را روز و شب در فرکانسهای نور مرئی و مادون قرمز رصد میکنند و به این ترتیب، مشاهده آنچه در حال وقوع است، آسان میشود.
داستان زمستان
برنامه این است که بین ۲۰ تا ۴۰ روز در طول زمستان آینده و نیز زمستان پس از آن، کنترلکنندگان ترافیک هوایی در NATS، شرکتی که حریم هوایی بریتانیا را کنترل میکند، مسیرهای پرواز هواپیماهای عبوری از شانویک را تغییر دهند تا آنها را از ISSRهای مشکوک دور نگه دارند.
این تغییرات، هواپیماها را در صورت لزوم و زمانی که هیچ دلیلی برای عدم انجام آن وجود ندارد (مانند تلاطم هوا)، چند صد متر پایینتر از برنامه پرواز ثبتشدهشان هدایت میکنند.
مقایسه پسدمههای ایجاد شده در دورههایی که این تغییرات اتفاق میافتند و دورههایی که اتفاق نمیافتند، باید دادههای قابل اعتمادی در مورد میزان کاهش پسدمهها ارائه دهد.
سباستین ایستهام، عضو تیمی که روی Blue Skies در کالج امپریال لندن کار میکند، میگوید: «نتیجه ایدهآل این است که یک تصویر ماهوارهای به طور قوی و قابل اعتماد، هر از گاهی، ردپای کمتری در خود داشته باشد.»
علاوه بر NATS و Imperial، کنسرسیوم پشت Blue Skies شامل Contrails.org، گوگل (و نیز تخصص نرمافزاریاش، ۱.۴ میلیون پوند یا ۱.۹ میلیون دلار از بودجه ۵ میلیون پوندی را میمکد)، دانشگاه کمبریج و اداره هواشناسی بریتانیا است.
اگر قرار است اجتناب از پسدمههای هواپیما به یک امر رایج تبدیل شود، طرح آزمایشی بلو اسکایز نه تنها باید نشان دهد که روزهایی که اقدامات اجتنابی در آنها اعمال میشود، ردپای کمتری دارند، بلکه باید نشان دهد که ادغام این فرآیند در عملیات عادی میتواند با خیال راحت و به طور سرراست انجام شود. این امر راه را برای استفاده گستردهتر و در نهایت روزمره باز میکند.
طبق یک تخمین، ۸۰درصد از افزایش دمای اقلیم تنها از ۲درصد پروازها ناشی میشود. اما شما نمیتوانید از قبل دقیقا بدانید که این ۲ درصد کدامند. اما مارک شاپیرو، مدیر Contrails.org، میگوید سیستمی که ۷۰ درصد از گرمایش ناشی از ردپای هوایی جهان را حذف کند، احتمالا نیاز به تغییر برنامههای پرواز کمتر از ۵ درصد از پروازها داشته باشد.
طبق مقاله اخیر جسی اسمیت از کمبریج و همکارانش در جاهای دیگر، اگر هوانوردی رویه خود را تغییر ندهد، مسئول حدود ۰.۰۱ درجه سانتیگراد از کل گرمایش جهانی نسبت به سطوح پیشاصنعتی در سال ۲۰۵۰ خواهد بود.
اگر جهان تا آن زمان حدود ۲ درجه سانتیگراد گرمتر شود، این سهم ۵درصد خواهد بود که بیش از نیمی از آن ناشی از پسدمههاست. یک برنامهی جلوگیری از رد دنباله با اثربخشی ۷۵درصد که از سال ۲۰۳۵ آغاز شد، کل این کاهش را حدود یک سوم کاهش میدهد، اگرچه عدم قطعیت زیادی وجود دارد.
البته همین کاهش پسدمهها مشکلات و هزینههایی به همراه دارد.
پرواز در ارتفاعات پایینتر، میزان سوخت مصرفی را که برای خطوط هوایی هزینه دارد، و میزان دیاکسید کربن منتشر شده را که برای کره زمین هزینه دارد، افزایش میدهد. اما هیچکدام از این هزینهها زیاد نیستند.
تخمینهای مدلها نشان میدهد که اجتناب از ISSRها، پروازها را تنها کمی طولانیتر میکند و میزان سوخت مصرفی را کمتر از ۲درصد افزایش میدهد. استفاده از ۲درصد سوخت بیشتر در ۵درصد پروازها، کل هزینه سوخت صنعت هوانوردی را تا یک هزارم افزایش میدهد.
در آزمایش خطوط هوایی آمریکا، تفاوت در مصرف سوخت بین پروازهایی که تغییر مسیر داده شدند و پروازهایی که تغییر مسیر داده نشدند، غیرقابل تشخیص بود.
محاسبات مشابهی برای گرمایش نیز صادق است. به گفته اولیویه بوچر، دانشمند اقلیم که ۳۰ سال روی این موضوع کار کرده اگر واقعا روی تأثیرگذارترین پروازها تمرکز کنید، شاید بتوانید در ازای هر تن دیاکسید کربن اضافی، معادل ۱۰۰ تن دیاکسید کربن صرفهجویی کنید.
همچنین هزینههای فرصت وجود دارد. برخی نگرانند که تمرکز بر پسدمهها، توجه را از انتشار دیاکسید کربن خطوط هوایی و تلاشهایشان برای کاهش آن (با استفاده از سوختهای پایدار هواپیمایی یا SAF) یا جبران آن (با حذف CO2 از جو و ذخیرهسازی دائمی آن) منحرف کند.
حذف پسدمهها بدون حمله به این نقاط یا کاهش میزان پرواز یک مزیت مقطعی را فراهم میکند، اما این واقعیت اساسی را تغییر نمیدهد که در درازمدت، پرواز بیشتر به معنای گرمایش بیشتر است.
ایدهآل، دشمن خوبی است
شکگرایان نیز استدلال میکنند که SAFها را میتوان طوری طراحی کرد که ذرات کمتری در اطراف آنها یخ تشکیل دهند و در نتیجه پسدمهها و همچنین دیاکسید کربن کاهش یابد. این درست است. اما اجتناب از ISSRها به نظر رویکردی بسیار مقرونبهصرفهتر برای کاهش پسدمهها میرسد.
مقاله دکتر اسمیت و همکارانش نشان داد که اضافه کردن SAFها به سیستمی که از قبل از اجتناب استفاده میکرد، حداکثر منجر به 0.001 درجه سانتیگراد خنک شدن میشود. بنابراین، هیچ مزیت رایگانی وجود ندارد.
اما این ایده که به مسافران یک یا دو دقیقه بیشتر فرصت داده شود تا از غذاهای داخل پرواز لذت ببرند، ممکن است نتیجه خوبی داشته باشد، تقریبا به اندازه مداخلات اقلیمی جذاب است.
