De ce turbulențele severe s-au dublat în ultimii ani și cum le contracarează inginerii aerospațiali. Modelul bufniței și AI

Noi studii analizează potențiale modalități inovatoare de a proteja aripile împotriva turbulențelor - folosind inteligența artificială și ...bufnițele, arată BBC.

Andrew Davies era în drum spre Noua Zeelandă, iar prima etapă a zborului său de la Londra la Singapore a fost destul de liniștită. Apoi, brusc, avionul s-a lovit de turbulențe puternice.

„A fi într-un rollercoaster este singurul mod în care o pot descrie", își amintește el. „După ce am fost împins foarte tare în scaunul meu, am căzut brusc. iPad-ul m-a lovit în cap, iar cafeaua s-a împrăștiat peste tot pe mine. Era haos în cabină, cu oameni și resturi peste tot. Oamenii plângeau."

Însă a fost, spune el, „unul dintre cei norocoși".

Citește și

Panică la bordul unui avion care a aterizat de urgență. 30 de persoane au fost rănite în turbulențe

Alți pasageri s-au ales cu tăieturi și oase rupte. Geoff Kitchen, care avea 73 de ani, a murit în urma unui atac de cord.

Decesul ca urmare a turbulențelor este extrem de rar. Nu există cifre oficiale, dar se estimează că au existat aproximativ patru decese începând din 1981. Rănile pasagerilor sunt o altă discuție.

Numai în SUA, au existat 207 răniri grave - în care o persoană a fost internată în spital pentru mai mult de 48 de ore - începând din 2009, arată cifrele oficiale ale National Transportation Safety Board. (Dintre acestea, 166 făceau parte din echipaj și este posibil să nu fi fost cuprinse în statistici).

Dar, pe măsură ce schimbările climatice modifică condițiile atmosferice, experții avertizează că călătoriile cu avionul ar putea deveni mai dificile: se preconizează că schimbările de temperatură și modificarea tiparelor vântului în atmosfera superioară vor crește frecvența și intensitatea turbulențelor severe.

„Ne putem aștepta la o dublare sau triplare a cantității de turbulențe severe în întreaga lume în următoarele câteva decenii. Pentru fiecare 10 minute de turbulențe severe înregistrate în prezent, numărul acestora ar putea crește la 20 sau 30 de minute", spune profesorul Paul Williams, cercetător în domeniul atmosferei la Universitatea din Reading.

Iar dacă turbulențele devin mai intense, ar putea deveni și mai periculoase – dar ar putea exista modalități inteligente prin care companiile aeriene își pot "proteja" mai bine avioanele împotriva turbulențelor.

Traseul „accidentat” al Atlanticului de Nord

Sunt considerate turbulențe severe atunci când mișcările ascendente și descendente ale unui avion care traversează atmosfera agitată exercită o forță mai mare de 1,5G asupra corpului suficientă pentru a vă ridica de pe scaun dacă nu purtați centura de siguranță.

Estimările arată că, în fiecare an, au loc aproximativ 5 000 de incidente cauzate de turbulențe severe sau mai mari, dintr-un total de peste 35 de milioane de zboruri care decolează în prezent la nivel mondial.

Conform raportului anual de siguranță al Organizației Aviației Civile Internaționale, aproape 40 % dintre rănile grave provocate pasagerilor care au zburat pe parcursul anului 2023 au fost cauzate de turbulențe.

Ruta dintre Regatul Unit și SUA, Canada și Caraibe se numără printre zonele cel mai afectate. În ultimii 40 de ani, de când sateliții au început să observe atmosfera, s-a înregistrat o creștere cu 55% a turbulențelor severe deasupra Atlanticului de Nord.

Însă, conform unui studiu recent, frecvența turbulențelor ar trebui să crească și în alte zone - printre acestea, părți din Asia de Est, Africa de Nord, Pacificul de Nord, America de Nord și Orientul Mijlociu.

Cele trei tipuri de turbulențe

Există trei tipuri de turbulențelor: convective (nori sau furtuni), orografice (descendența aerului în jurul zonelor muntoase) și cele produse în aer liber (schimbări în direcția sau viteza vântului).

Fiecare dintre acestea poate provoca turbulențe severe. Turbulențele convective și orografice sunt adesea mai ușor de evitat - turbulențele în aer liber sunt cele care, după cum sugerează și numele, nu pot fi văzute. Uneori par să apară de nicăieri.

Schimbările climatice sunt un factor major în creșterea turbulențelor atât convective, cât și în aer liber.

Deși relația dintre schimbările climatice și furtuni este complexă, o atmosferă mai caldă poate reține mai multă umiditate, iar căldura și umiditatea suplimentare se combină pentru a produce furtuni mai intense.

Revenind la turbulențe - turbulențele convective sunt create de procesul fizic de ridicare și coborâre a aerului în atmosferă, în special în nori. Și nu veți găsi curenți ascendenți și descendenți mai violenți decât în cumulonimbus sau în norii furtunoși.

Revenind, aceasta a fost cauza turbulențelor severe din călătoria lui Andrew Davies în 2024.

Un raport al Biroului de investigații privind siguranța transporturilor din Singapore a constatat că avionul „zbura probabil deasupra unei zone de activitate convectivă în curs de dezvoltare" din sudul Myanmarului, ceea ce a dus la „19 secunde de turbulențe extreme care au inclus o cădere de 178 de picioare în mai puțin de cinci secunde".

Un studiu realizat în SUA și publicat în revista Science în 2014 a arătat că, pentru o creștere de 1 °C a temperaturii globale, descărcările electrice cresc cu 12 %.

Ce a observat un pilot

Căpitanul Nathan Davies, pilot al unei companii aeriene comerciale, spune: „În ultimii ani, am observat mai multe celule mari de furtună cu diametrul de peste 80 de mile, ceea ce te-ai fi așteptat să fie rar".

„Norii mari cumulonimbus sunt ușor de observat vizual, cu excepția cazului în care sunt înglobați în alți nori, așa că îi putem ocoli", a explicat el

Turbulențele în aer liber ar putea, de asemenea, să crească în curând. Acestea sunt cauzate de aerul perturbat în interiorul și în jurul curentului jet (un vânt care se deplasează rapid la aproximativ șase mile în atmosferă, adică la aceeași înălțime cu cea la care zboară avioanele).

Viteza vântului în curentul jet care traversează Atlanticul de la vest la est poate varia de la 160 la 250 km/h.

Aerul mai rece se află la nord, iar aerul mai cald la sud: această diferență de temperatură și schimbarea vântului sunt utile pentru avioanele de linie, care le folosesc ca vânt din spate pentru a economisi timp și combustibil. Dar creează, de asemenea, aer turbulent.

„Schimbările climatice încălzesc aerul din sudul jet stream-ului mai mult decât aerul din nord, astfel încât această diferență de temperatură devine mai puternică. Ceea ce, la rândul său, determină un jet stream mai puternic", explică profesorul Williams. "".

Creșterea numărului de turbulențe severe - suficiente pentru a vă ridica de pe scaun - ar putea duce la mai multe cazuri de rănire sau, posibil, la deces în cele mai grave cazuri. Iar unii pasageri sunt îngrijorați.

Pentru dl Davies, perspectiva creșterii turbulențelor este îngrijorătoare. „Foarte mult. Nu doar pentru mine, ci și pentru copiii mei. Mă bucur că nu a existat un incident atât de grav ca al meu, dar cred că ar trebui să ne îngrijoreze pe toți".

Mai mult de o cincime dintre adulții britanici se declară speriați de zbor, conform unui sondaj recent YouGov, iar agravarea turbulențelor ar putea face călătoriile și mai mult un coșmar pentru aceste persoane.

După cum mi-a spus Wendy Barker, o zburătoare anxioase din Norfolk: „Pentru mine, mai multe turbulențe înseamnă mai multe șanse ca ceva să meargă prost și mai puține șanse de supraviețuire".

Cu toate acestea, aripile avioanelor sunt concepute pentru a zbura prin aer turbulent. După cum spune Chris Keane, fost pilot și acum instructor la școala la sol, „nu o să vă vină să credeți cât de flexibilă este o aripă. La un avion de pasageri 747, în cadrul testelor "distructive", aripile sunt îndoite în sus cu aproximativ 25 de grade înainte de a se rupe, ceea ce este cu adevărat extrem și ceva ce nu se va întâmpla niciodată, nici măcar în cele mai severe turbulențe."

Cu toate acestea, pentru companiile aeriene există o preocupare ascunsă, și anume costurile economice ale creșterii turbulențelor.

Costul ascuns al turbulențelor

AVTECH, o companie de tehnologie care monitorizează schimbările climatice și de temperatură - și colaborează cu agenția meteorologică britanică pentru a avertiza piloții în caz de turbulențe - sugerează că costurile pot varia între 180.000 și 1,5 milioane de lire sterline pe companie aeriană anual.

Acestea includ costurile aferente verificării și întreținerii aeronavelor după turbulențe severe, costurile de compensare în cazul în care un zbor trebuie deviat sau întârziat, precum și costurile asociate faptului că avionul a aterizat în altă parte.

Eurocontrol, o organizație care ajută aviația europeană să înțeleagă riscurile schimbărilor climatice, afirmă că devierea în jurul furtunilor care produc turbulențe poate avea un impact mai larg - de exemplu, dacă multe aeronave sunt nevoite să își schimbe traiectoria de zbor, spațiul aerian poate deveni mai aglomerat în anumite zone.

„Acest lucru crește considerabil volumul de muncă pentru piloți și controlorii de trafic aerian", spune un purtător de cuvânt al Eurocontrol.

De asemenea, necesitatea de a zbura în jurul furtunilor înseamnă combustibil și timp suplimentar.

În 2019, de exemplu, Eurocontrol spune că vremea rea „a forțat companiile aeriene să zboare un milion de kilometri în plus, producând 19 000 de tone suplimentare de CO2".

Având în vedere că se preconizează o creștere a fenomenelor meteorologice extreme, Eurocontrol estimează că, până în 2050, zborurile vor trebui să ocolească și mai mult condițiile meteorologice nefavorabile, cum ar fi furtunile și turbulențele generând „creșterea în continuare a costurilor pentru companiile aeriene și pasageri și creșterea amprentei lor de carbon."

Cum se protejează companiile aeriene împotriva turbulențelor

Prognoza turbulențelor s-a îmbunătățit în ultimii ani și, deși nu este perfectă, profesorul Williams sugerează că putem anticipa corect aproximativ 75% din turbulențele în aer liber.

„În urmă cu 20 de ani, procentul era de aproximativ 60 % și, datorită unei cercetări mai bune, această cifră crește în timp", spune el.

Aeronavele sunt dotate cu radare meteorologice care detectează furtunile din față. După cum explică căpitanul Davies, „înainte de un zbor, majoritatea companiilor aeriene întocmesc un plan de zbor care detaliază zonele de turbulențe probabile de-a lungul rutei, pe baza modelării computerizate".

Acesta nu este 100% precis, dar „oferă o idee foarte bună, combinată cu rapoartele altor aeronave și ale controlului traficului aerian odată ce suntem pe rută".

Southwest Airlines din SUA a decis recent să încheie servirea călătorilor cu alimente și băuturi la o înălțime mai mare, la 18.000 picioare în loc de 10.000. Cu echipajul și pasagerii legați cu centurile la această altitudine, Southwest Airlines sugerează că va reduce cu 20% rănirile cauzate de turbulențe.

De asemenea, anul trecut, Korean Airlines a decis să nu mai servească tăiței pasagerilor săi din clasa economică, deoarece a raportat o dublare a turbulențelor începând cu 2019, ceea ce a crescut riscul ca pasagerii să se frigă cu alimentul fierbinte.

De la bufnițe la inteligență artificială: măsuri extreme

Unele studii au dus și mai departe protecția împotriva turbulențelor și au analizat modalități alternative de a construi aripi.

Veterinarii și inginerii au studiat modul în care o bufniță de hambar zboară atât de lin în rafale de vânt și au descoperit că aripile acționează ca o suspensie și stabilizează capul și trunchiul atunci când zboară prin atmosfera agitată.

Studiul publicat în Proceedings of the Royal Society în 2020 a concluzionat că „un design al aripilor articulate, reglat corespunzător, ar putea fi util și în aeronavele de mici dimensiuni... ajutând la respingerea rafalelor și turbulențelor".

În mod separat, un start-up din Austria numit Turbulence Solutions susține că a creat o tehnologie de anulare a turbulențelor pentru aeronavele ușoare, în care un senzor detectează aerul turbulent și trimite un semnal unui flaps pe aripă care contracarează turbulențele.

Conform directorului general al companiei, aceste dispozitive pot reduce cu 80% turbulențele moderate în aeronavele ușoare.

Apoi, sunt cei care susțin că inteligența artificială ar putea fi o soluție. Fourier Adaptive Learning and Control (FALCON) este un tip de tehnologie în curs de cercetare la California Institute of Technology, care învață în timp real cum alunecă aerul turbulent pe o aripă. De asemenea, anticipează turbulențele, dând comenzi unei clapete pe aripă, care se ajustează apoi pentru a le contracara.

Cu toate acestea, Finlay Asher, inginer aerospațial și membru al Safe Landing, o comunitate a lucrătorilor din domeniul aviației care militează pentru un viitor mai sustenabil în aviație, a explicat că aceste tipuri de tehnologie sunt încă departe: „Este puțin probabil să apară pe aeronavele comerciale mari în următoarele două decenii".

Dar chiar dacă turbulențele devin mai frecvente și mai severe, experții susțin că nu este un motiv de îngrijorare. „În general, nu este nimic mai mult decât enervant", spune căpitanul Davies.

Dar ar putea însemna mai mult timp stând jos, cu centura de siguranță prinsă.

Andrew Davies a învățat deja acest lucru pe pielea lui: „Devin mult mai nervos și nu mai aștept cu nerăbdare să zbor ca înainte. Dar nu voi lăsa asta să mă afecteze. În momentul în care mă așez, îmi pun centura de siguranță, iar dacă trebuie să mă ridic, îmi aleg momentul potrivit - apoi mă întorc repede pe scaun, cu centura pusă din nou."

Articol recomandat de sport.ro

Reacția uluitoare a rușilor, după ce Anastasia Potapova a ales cetățenia austriacă: ”Ce a câștigat ea pentru noi?”