Δεν μας ψεκάζουν. Μας θερμαίνουν όμως (βλαβερά).
Διαβάζω σήμερα στο BBC (Πηγή 1) ότι οι λευκές "ουρές" που δημιουργούν τα αεροπλάνα στον ουρανό καθώς πετούν ψηλά (τις έχουμε όλοι δει, κυρίως τις ώρες πριν το δειλινό) είναι πολύ βλαβερές για το περιβάλλον και μάλιστα ακόμη περισσότερο από τα ίδια τα καυσαέριά τους.
Το πόσο επιβλαβή είναι αυτά τα καυσαέρια φαίνεται από τα παρακάτω στοιχεία. Το φωτοβολταϊκό στέγης στην κατοικία μου στην Άμφισσα έχει παραγάγει τα τελευταία δυόμιση χρόνια ενέργεια από τον ήλιο που μεταφράζεται σε θετικό περιβαλλοντικό αποτύπωμα (CO2 savings) 24,36 τόνων CO2, ήτοι, αποφυγή εκπομπής διοξειδίου του άνθρακα από καύση 624 δέντρων, ή από τα καυσαέρια αυτοκινήτου για διαδρομή 97.735 χλμ., αλλά και καυσαερίων από την πτήση αεροπλάνου για μόνο 608 χλμ.(!). Δηλαδή για να πάει ένα αεροπλάνο Αθήνα-Θεσσαλονίκη παράγει τόσα καυσαέρια όσο και περίπου ένα αυτοκίνητο που κάνει την ίδια διαδρομή για χίλιες φορές (τουλάχιστον).
Αν λοιπόν η επίδραση του φαινομένου των λευκών "ουρών" είναι συγκρίσιμη ή και μεγαλύτερη από αυτή των ίδιων των καυσαερίων μιας πτήσης, τότε πρέπει να βρεθεί μια λύση που να μειώνει την επίδρασή τους στην κλιματική αλλαγή. Το άρθρο στο BBC μιλά για προτάσεις που είναι όχι μόνο εφικτές αλλά και πολύ φθηνές στην εφαρμογή τους. Αλλά είναι αλήθεια αυτό; Θα το ψάξουμε λίγο περισσότερο.
Ας δούμε όμως πρώτα πώς δημιουργείται το φαινόμενο. Τα βασικά παράγωγα της καύσης των καυσίμων που χρησιμοποιούν τα αεροπλάνα (κηροζίνη κυρίως) είναι υδρατμοί και CO2. Υπάρχουν πολλά άλλα εκπεμπόμενα υποπροϊόντα, σε μικρότερες ποσότητες, στα καυσαέρια των αεροπλάνων (καπνιά/τέφρα, οξείδεια του θείου και του αζώτου, ακόμα και μόρια μετάλλων) και όλα αυτά μπορεί να οδηγήσουν σε φαινόμενα συμπύκνωσης των υδρατμών της ατμόσφαιρας γύρω από τα μόρια αυτών των ρύπων. Το μεγαλύτερο μέρος του φαινομένου των λευκών "ουρών" (contrails από τις λέξεις condensation -συμπύκνωση- και trails -ουρές) προέρχεται από την καπνιά τη συμπύκνωση των υδρατμών που παράγονται από την καύση.
Οι υδρατμοί που εξέρχονται στον παγωμένο αέρα συμπυκνώνονται σε παγωμένους κρυστάλλους. Αυτοί οι κρύσταλλοι, μαζί με τους κρύσταλλους που προέρχονται από τη συμπύκνωση των υδρατμών της ατμόσφαιρας γύρω από τους ρύπους της καύσης, δημιουργούν τις λευκές "ουρές" πίσω απ'ο κάθε κινητήρα αεροσκάφους.
Για να δημιουργηθεί το φαινόμενο, το οποίο δημιουργείται σε ύψη συνήθως πάνω από 8.000 μέτρα, απαιτείται επαρκώς υψηλή υγρασία και αρκετά χαμηλή θερμοκρασία στα στρώματα της ατμόσφαιρας όπου γίνεται η πτήση. Σε συνθήκες πολύ χαμηλής θερμοκρασίας και πολύ υψηλής υγρασίας (μαζί με χαμηλή ταχύτητα ανέμων) οι ουρές μπορεί να παραμένουν στην ατμόσφαιρα για ώρες και να δημιουργήσουν νέφη τύπου cirrus ή altocummulus. Η κάλυψη του ουρανού με αυτές τις ανθρωπογενείς νεφώσεις επιτείνει το φαινόμενο της ανάκλασης και απορρόφησης της ηλιακής ακτινοβολίας και συμβάλλει τελικά προσθετικά στο φαινόμενο θερμοκηπίου, όπως φαίνεται στο σχήμα (Πηγή 3).
Αυτό συμβαίνει διότι αν και τα χαμηλά νέφη γενικά χαμηλώνουν τη θερμοκρασία της Γης, δε συμβαίνει το ίδιο με τα υψηλά νέφη που ανακλούν ένα ποσοστό της προσπίπτουσας ηλιακής ακτινοβολίας (στο υπεριώδες και σε ακόμη μικρότερα μήκη κύματος) αλλά παγιδεύουν τη μεγαλύτερου μήκους κύματος θερμική (υπέρυθρη) ακτινοβολία που ανακλάται από τη Γη.
Η εκτίμηση του πόσο σημαντική είναι η δύναμη του φαινομένου σε σχέση με την κλιματική επίδραση των ίδιων των καυσαερίων των αεροπλάνων (και είδαμε πόσο ρυπογόνος είναι σε όρους εκπομπής CO2) κυμαίνεται μεταξύ της μισής έως της τριπλάσιας (!) ισοδύναμης επίδρασης. Και μόνο το εύρος αυτό υποδεικνύει τη δυσκολία επιμέτρησης.
Οι παράγοντες που περιπλέκουν τα μοντέλα μέτρησης είναι η δυσκολία μέτρησης υγρασίας θερμοκρασίας, χρόνου διάρκειας, αλληλεπίδρασης με τα υπόλοιπα νέφη κ.λπ. Με τα σημερινά κυκλοφοριακά δεδομένα, η συνολική ρύπανση από τις αερομεταφορές υπολογίζεται σε 33 εκατομμύρια τόνους CO2 -με όλη την πιθανή απόκλιση των μοντέλων υπολογισμού- που είναι περίπου το ένα έκτο της ρύπανσης που οδηγεί στην αύξηση κατά 1,5 βαθμών κελσίου. Με την πρόβλεψη για σημαντική αύξηση της πυκνότητας των πτήσεων μέχρι το 2050, η ρυπογόνος αυτή αιτία (καυσαέρια συν "ουρές") πρέπει να αντιμετωπιστεί άμεσα.
Ομολογώ ότι ακόμη και όταν ερευνούσα τις πηγές πίστευα ότι, στο τέλος-τέλος, η συνολική κάλυψη της ατμόσφαιρας με λευκές "ουρές" δεν μπορεί να είναι μεγάλη. Όμως μια φωτογραφία και μόνο με έπεισε. Είναι η δορυφορική εικόνα στο υπέρυθρο φάσμα ενός πρωινού του 2004 πάνω από τις νοτιοανατολικές ΗΠΑ.
Μάλλον πρόκειται για χειμώνα και για ιδαίτερα υγρές συνθήκες ώστε να δικαιολογείται η διατήρηση τόσων πολλών λευκών "ουρών" πρωινών απογειώσεων και να προκύψει το πολύ πυκνό πλέγμα που βλέπουμε. Από τότε που πάρθηκε η φωτογραφία έχει προφανώς πυκνώσει κατά πολύ η αεροπορική κυκλοφορία -παγκοσμίως- και έτσι αντιλαμβανόματε πόσο πιο σημαντικό είναι σήμερα το φαινόμενο.
Μια μερική λύση είναι η αλλαγή καυσίμου προς τα βιοκαύσιμα, καθώς κάποιες πειραματικές μελέτες έδειξαν σημαντική μείωση των παργόμενων ρύπων και υδρατμών. Τα δεδομένα δεν είναι απολύτως ακριβή και καταλυτικά ώστε να οδηγήσουν σύντομα σε κανονιστικές δεσμεύσεις προς τις αεροπορικές εταιρίες, καθώς η απαιτούμενη επένδυση σε παραγωγή βιοκαυσίμων και αντίστοιχα αντικατάσταση κινητήρων είναι τεράστια [1].
Μια σημαντική βελτίωση των κινητήρων θα είναι βέβαια ευπρόσδεκτη, καθώς μέχρι και 30% του καυσίμου μπορεί να αποβάλεται χωρίς καύση. Και αυτό όμως θα είναι μόνο μια μερική λύση. Ίσως μάλιστα όδηγήσει και σε επιδείνωση του φαινομένου των "ουρών" αν η οικονομία στο καύσιμο οδηγήσει στην πύκνωση των πτήσεων.
Αυτό που συζητιέται τώρα στη συνάντηση COP29 στο Μπακού (Πηγή 6)με θέμα την κλιματική αλλαγή (αυτή ήταν η αφορμή του άρθρου του BBC), μιλά για εύκολη (;) και φθηνή λύση. Αυτό που εννοούν είναι το εξής:
Είπαμε πριν ότι το φαινόμενο προκύπτει από το συνδυασμό χαμηλής θερμοκρασίας και υψηλής υγρασίας σε σχετικά μεγάλα ύψη. Ο σχηματισμός "ουρών" και η μεγαλύτερη διάρκειά τους είναι κατά πολύ πιθανότερο να συμβεί το χειμώνα σε περιόδους και περιοχές με υψηλή υγρασία και κατά τις νυκτερινές ώρες. Εκτιμάται ότι το 60-80% των "ουρών" προκύπτει από τις νυκτερινές πτήσεις που είναι μόνο το 25% του συνολικού αριθμού πτήσεων. Οπότε και μόνο η απαγόρευση -ας πούμε- των νυκτερινών πτήσεων θα έκοβε το φαινόμενο κατά τα 3/4 (!). Επίσης, οι χειμερινές πτήσεις εκτιμάται ότι παράγουν το μισό των "ουρών" ενώ αποτελούν μόνο το 22% των συνολικών παγκόσμιων πτήσεων. Δε νομίζω βέβαια κανείς να μας πει να μένουμε σπίτι ή έστω πως "κομμένο το αεροπλάνο" το χειμώνα...
Αυτό που προτείνεται σε πιο πρακτικό επίπεδο είναι μια τεχνολογική λύση πρόβλεψης των περιοχών της ατμόσφαιρας όπου είναι πιθανότερη η δημιουργία ουρών (υψηλή υγρασία, χαμηλή θερμοκρασία) όπως ακριβώς συμβαίνει ήδη με την αποφυγή καταιγίδων και τυφώνων (βλ. σχήμα από Πηγή 3).
Με τέτοιο μοντέλο πρόβλεψης, κάποιοι που ασχολούνται με το θέμα διατείνονται στη COP29 ότι με αλλαγή πορείας και προγραμματισμού μόνο του 3% των πτήσεων μπορεί να μειωθεί το φαινόμενο κατά 80% (!) μέχρι το 2040. Μάλιστα υπολογίζουν το κόστος αλλαγής σε μόνο €6 ανά πτήση. Μάλλον όμως πρόκειται για πολύ αισιόδοξο υπολογισμό.
Πρώτα και κύρια είναι -ακόμη- πολύ δύσκολη η πρόβλεψη της βέλτιστης διαδρομής, καθώς απαιτείται εξαιρετικά ακριβής μέτρηση της υγρασίας και της θερμοκρασίας, συνδυάζοντας απεικονίσεις νεφών από δορυφόρους αλλά και επίγειους σταθμούς, παρέχοντας συνεχή ανατροφοδότηση μετρήσεων από την περιοχή πτήσης (από αισθητήρες στο αεροπλάνο) και πολύ σύνθετα υπολογιστικά μοντέλα. Αυτό είναι όμως θεωρητικά επιλύσιμο.
Η αποφυγή των επίμαχων περιοχών με οριζόντια παράκαμψη ή με άνοδο/κάθοδο σε ύψος θα γίνει μόνο σε βάρος του κόστους των καυσίμων που θα απαιτηθούν. Και σήμερα η πτητική πορεία καθορίζεται από την ελαχιστοποίηση του κόστους καυσίμων (με μόνο περιορισμό την ασφάλεια των επιβατών). Καταλαβαίνουμε πόσο δύσκολο θα είναι οι εταιρίες να δεχτούν αλλαγές πορείας που επιφέρουν μεγάλες αλλαγές στο κόστος και σοβαρές αλλαγές στο χρονικό προγραμματισμό (με ότι συμπαρασύρει αυτό για τον προγραμματισμό των επιβατών και τα σχετικά κόστη σε περίπτωση υπερβολικής καθυστέρησης).
Επιπλέον, αυτός ο αναπρογραμματισμός πορείας μπορεί να γίνει μόνο μακρυά από τα αεροδρόμια, εκεί δηλαδή όπου πυκνώνουν οι πτήσεις και δεν χωρούν περιθώρια μεγάλων καθυστερήσεων. Θεωρητικές μελέτες δίνουν μέχρι και 10% μείωση αποτυπώματος CO2 με αύξηση μόνο 1% στο κόστος.
Όλα όμως αυτά έχουν υπολογιστεί με μεγάλα περιθώρια αποκλίσεων, ακριβώς γιατί τα ατμοσφαιρικά φαινόμενα είναι χαώδη. Μια λάθος διαδρομή είναι εύκολο να προκύψει και το ίδιο εύκολο είναι η τελική ρύπανση (το κόστος σε καύσιμα και οι αντίστοιχοι ρύποι CO2) να είναι μεγαλύτερη. Μαζί με τις συνολικές επιπτώσεις τού αναπρογραμματισμού στο έδαφος, αντιλαμβανόμαστε ότι δεν πρόκειται να υπάρξει σοβαρή προσπάθεια προς αυτή την κατεύθυνση παρά μόνο αν το επίπεδο πρoβλέψεων φτάσει σε εξαιρετική ακρίβειας.
Άρα, παρόλο τον ενθουσιασμό με τον οποίο παρουσιάζονται οι δυνητικές βελτιώσεις, είμαστε πολύ μακριά από την εφαρμογή είτε του αναπρογραμματισμού είτε της αλλαγής καυσίμου.
Εκτός και αν ο Elon Musk καταφέρει να δημιουργήσει μπαταρίες για EA, δηλαδή ηλεκτρικά αεροπλάνα. Τότε το προβλημα θα εξαφανιστεί ολοκληρωτικά. Γιατί να το αποκλείσουμε;
ΥΓ: Εκτός από την υγροποίηση (condensation) των καυσαερίων που παρατηρείται στα μεγάλα ύψη και "ξετυλίγεται" πίσω από τους κινητήρες, υπάρχει και το φαινόμενο της υγροποίησης που εμφανίζεται στην πίσω πλευρά των φτερών του αεροπλάνου, εκεί όπου λόγω της της επιτάχυνσης της ροής του αέρα (αρχή Bernoulli), η πίεση μειώνεται και σε συνθήκες υψηλής υγρασίας (π.χ. σε τροπικές περιοχές πιο συχνά), εμφανίζονται ατμοί στην πίσω πλευρά των φτερών.
Τέτοια φαινόμενα υγροποίησης παρατηρούνται επίσης κατά τους ελιγμούς των μαχητικών αεροσκαφών, πιο συχνά σε περιπτώσεις επιδείξεων, όταν οι ελιγμοί είναι πολύ έντονοι και αντίστοιχα έντονη είναι και η μείωση της πίεσης στις δίνες που εμφανίζονται πίσω από τα φτερά ή σε περιοχές της ατράκτου.
Ένας συνδυασμός των δύο φαινομένων επίσης είναι δυνατό να παρατηρηθεί σε μεγάλα ύψη, όπου οι "πλατειές ουρές" μπορεί να συνδυάζονται με εντυπωσιακά φαινόμενα "ουράνιου τόξου".
Πηγές:
1: Cheap fix floated for contrail plane vapour's climate impact
3. Aviation Contrails: What We Know — and What We Don’t — about This Warming Phenomenon - RMI
4. How Airplane Contrails Are Helping Make the Planet Warmer - Yale E360
5. Airplane Contrails' Climate Impact to Triple by 2050, Study Says - Inside Climate News
7. Look up in the sky... Contrails! - AeroSavvy
Σημειώσεις:
[1]: μια ιδέα του πόσο σύνθετο και αμφισβητούμενο είναι ένα τέτοιο εγχείρημα, αποτελεί η ιστορία της αλλαγής καυσίμων στον άλλο ρυπογόνο κλάδο μεταφοράς, αυτό τον ποντοπόρων εμπορικών πλοίων. Οι επενδύσεις είναι τεράστιες, οι χρηματοδότηση είναι υψηλού κινδύνου, η τεχνολογία εξελισσόμενη αλλά όχι ολοκληρωμένη κ.λπ. Τέλος πάντων, οι στόχοι είναι πολύ βαθμιαίοι και εξισορροπούν ανάμεσα στα επενδεδυμένα συμφέροντα (σε παλαιές τεχνολογίες) και στην κατανομή γεωπολιτικού και οικονομικού κόστους.