Изменения климата могут переместить риск обледенения для авиации на другие высоты и периоды года

Опубликованный отчет Агентства Европейского Союза по безопасности авиации показывает, что изменение климата может изменить частоту, высоту и серьезность условий обледенения, с которыми сталкиваются самолеты. Однако доступные данные все еще недостаточны для надежных прогнозов, и EASA требует лучших наблюдений, более точных климатических моделей и оценки того, как изменяется подверженность воздушных маршрутов этому риску.

Изменения климата могут изменить места, высоты и времена года, когда самолеты сталкиваются с условиями обледенения, однако доступные данные не позволяют еще с достаточной точностью установить, как будет развиваться риск. Отчет, опубликованный Агентством Европейского Союза по безопасности авиации, EASA, отмечает, что предварительные исследования указывают на возможные изменения частоты и серьезности обледенения и требуют нового этапа исследований, который свяжет эволюцию климата с фактическим воздействием на авиацию.

Вкратце

1. Атмосферное обледенение может повлиять на подъемную силу и управление самолетом, может заблокировать датчики и снизить производительность или работу двигателей.

2. Проанализированные исследования указывают на возможность того, что в более теплом климате некоторые условия, способствующие обледенению, могут переместиться на более высокие высоты и изменить их сезонное распределение.

3. Предварительное европейское исследование, упомянутое в отчете, указывает на более низкую частоту условий обледенения зимой и более высокую летом, но EASA подчеркивает, что доказательства все еще слишком ограничены для твердых выводов.

4. Прогноз улучшился, однако модели по-прежнему сталкиваются с трудностями в оценке серьезности обледенения и условий с кристаллами льда на больших высотах.

5. Отчет рекомендует разработать лучшие базы данных, использовать информацию, поступающую непосредственно от самолетов, и климатологические исследования, которые сравнивают эволюцию обледенения с фактически эксплуатируемыми маршрутами коммерческой авиации.

Обледенение возникает, когда атмосферные условия позволяют образовываться или накапливаться льду на поверхностях или в компонентах самолета. Это явление может включать капли переохлажденной воды, которые замерзают при контакте, кристаллы льда или комбинации того и другого, и последствия различаются в зависимости от типа самолета, фазы полета и свойств проходящего облака.

Накопление льда на крыльях может снизить подъемную силу и увеличить аэродинамическое сопротивление, а его образование вблизи управляющих поверхностей может повлиять на управляемость. Лед также может заблокировать датчики, которые измеряют давление или температуру, создавая ложные показания для экипажа и автоматических систем, в то время как накопление в двигателях может вызвать потерю мощности, вибрацию, повреждение компрессоров или, в тяжелых случаях, остановку двигателя.

Риск не равномерный для всех самолетов. Отчет показывает, что малые самолеты и вертолеты, как правило, более чувствительны, чем большие самолеты, как потому, что лед может накапливаться пропорционально более эффективно на малых поверхностях, так и потому, что у них меньше доступной мощности для компенсации ухудшения характеристик. Наблюдение и ожидание на низкой высоте также могут стать более уязвимыми, поскольку самолет работает на более низких скоростях.

Авиация управляет этими условиями, сочетая проектирование и сертификацию самолетов, системы противообледенения и размораживания, метеорологические прогнозы и операционные процедуры. Пилоты могут изменить высоту или маршрут, чтобы избежать опасной зоны, а аэропорты в холодных регионах используют оборудование и жидкости для размораживания перед взлетом.

Тем не менее, отчет EASA анализирует, останутся ли метеорологические условия, на которых основана эта система, такими же по мере изменения климата. В данный момент ответ недостаточно хорошо известен, чтобы позволить единую проекцию будущего обледенения.

Существующие исследования указывают на то, что потепление может сместить высоту, на которой возникают температуры, способствующие образованию льда. Для Европы предварительный анализ, основанный на четырех климатических моделях, выявил общее смещение условий, способствующих обледенению, на более высокие высоты и изменения географического распределения, вместе с уменьшением частоты зимой и увеличением летом.

Эти результаты не позволяют, однако, сделать вывод о том, что полеты в Европе в целом станут более опасными из-за обледенения. Отчет подчеркивает, что исследования по будущей эволюции обледенения на высотах, на которых работают самолеты, очень ограничены, и доверие к прогнозам о влиянии на авиационные операции остается низким.

Некоторые изменения могут идти даже в разных направлениях. Исследования по замороженным осадкам указывают на возможное сокращение дней с такими условиями в районах Центральной и Восточной Европы, в то время как другие регионы или высоты могут зафиксировать увеличение. На севере Европы, например, проанализированные исследования предсказывают меньшее обледенение вблизи поверхности во многих областях, но условия могут сохраняться в северных и горных регионах.

Проблема в том, что потепление изменяет не только температуру. Количество влаги в атмосфере, свойства облаков, конвекция и распределение капель и кристаллов льда могут эволюционировать одновременно, и именно эти переменные определяют, производит ли облако опасное обледенение.

Отчет уделяет особое внимание условиям с крупными каплями переохлажденной воды, такими как дождь и замороженный дождь. Более крупные капли могут достигать защищенных поверхностей самолета и образовывать лед в зонах, для которых обычные системы защиты менее эффективны.

Другой риск возникает на больших высотах, вблизи конвективных систем, где высокие концентрации кристаллов льда могут повлиять на двигатели и некоторые приборы. Кристаллы могут проникать в двигатель, плавиться в более теплых зонах и снова замерзать в других компонентах, где образовавшиеся отложения могут нарушить поток воздуха или повредить компрессор.

Эти условия трудно обнаружить непосредственно с помощью бортового метеорологического радара. Облака с высокими концентрациями кристаллов льда могут производить сигналы радара гораздо более слабые, чем жидкие осадки, так что самолет может столкнуться с значительным риском даже в зонах, где радар на высоте полета не показывает сильной отражаемости.

Системы прогнозирования значительно улучшились за последнее десятилетие, особенно благодаря более высокой разрешающей способности моделей и более детальному представлению процессов в облаках. Тем не менее, отчет показывает, что определение серьезности остается гораздо более сложным, чем идентификация вероятности того, что обледенение произойдет.

Обратная связь, собранная от европейских метеорологических служб, указывает на еще одну проблему: некоторые модели склонны переоценивать умеренные условия и недооценивать серьезное обледенение. Оценка точности, в свою очередь, также сложна, поскольку количество объективных наблюдений в атмосфере ограничено, а отчеты пилотов могут зависеть от типа самолета, восприятия экипажа и уже принятых мер предосторожности.

Отчет рекомендует более систематически использовать данные, поступающие непосредственно от самолетов, находящихся в эксплуатации. Анонимизированные данные из двигателей, сигналы от датчиков льда и другие измерители могут быть объединены с метеорологическими наблюдениями для проверки и улучшения моделей.

EASA также предлагает разработать климатологические исследования, которые не будут сосредоточены исключительно на появлении явления, но будут сравнивать его с маршрутами, которые фактически эксплуатируют самолеты. Авторы сообщают, что не обнаружили исследований, которые бы сочетали климатологию обледенения с данными о воздушном движении, что затрудняет измерение того, как фактическое воздействие на авиацию изменяется со временем.

Такой анализ позволил бы различить две эволюции: изменение атмосферных условий в определенном регионе и изменение риска, с которым фактически сталкиваются самолеты. Одна зона может зафиксировать больше условий, способствующих обледенению, без увеличения подверженности авиации в той же мере, если маршруты различаются, и обратная ситуация также возможна.

Отчет рекомендует два основных направления работы. Первое направлено на улучшение показателей обледенения, наблюдений и способности оценивать серьезность, а второе — на использование этих инструментов для изучения исторических тенденций и создания будущих климатических прогнозов.

Пока эти анализы не будут доступны, EASA рассматривает возможные изменения частоты, высоты и серьезности обледенения как риск, который необходимо лучше измерить, а не как уже доказанное ухудшение безопасности европейской авиации.

Отчет был подготовлен в рамках Европейской сети по воздействию изменения климата на авиацию, сети EASA, которая объединяет власти, производителей, операторов, метеорологические службы и исследователей для изучения последствий изменения климата для авиации.

Оценка показывает, что механизмы, с помощью которых лед влияет на самолеты, хорошо известны, и что авиация располагает системами проектирования, сертификации и эксплуатации для управления этим риском. Неопределенность касается, прежде всего, того, как изменится атмосферная среда, в которой эти системы должны функционировать в ближайшие десятилетия.

Доступные доказательства предполагают возможные изменения частоты, высоты и серьезности условий обледенения, но отчет не устанавливает, что они будут увеличиваться равномерно, и не количественно оценивает будущие увеличения аварий или инцидентов. Рекомендуемый приоритет — создание необходимых данных, чтобы эти изменения могли быть измерены и включены в оценки безопасности и в операционное планирование.