ContrailWatch هي مجموعة من سمات مسارات التكاثف على مستوى الرحلة الجوية للرحلات الجوية السابقة.
على الرغم من أنّ بيانات تحديد المصدر لا تُستخدَم مباشرةً في التخطيط للرحلات الجوية، إلا أنّها مهمة لأغراض التدريب والتقييم والتثقيف. نأمل أن يتم استخدام هذه البيانات لتسريع أبحاث آثار التكاثف.
المنهجيات
لتلبية احتياجات البحث والتحليل المختلفة، توفّر واجهة برمجة التطبيقات Contrails ثلاث منهجيات مميّزة لتحديد المصدر باستخدام المَعلمة view:
OBSERVATION
OBSERVATION هو الوضع التلقائي، وتؤثّر السمات استنادًا إلى عمليات رصد ذيول الأقمار الصناعية المتطابقة فقط. لا تسجّل مقاطع الرحلات الجوية التي لا تتضمّن تقريرًا مطابقًا لرصد مسارات التكاثف أي تأثير.
يعطي هذا الوضع الأولوية للدقة العالية استنادًا إلى أدلة مباشرة تم رصدها.
تطابق طريقة العرض هذه عمليات الرصد التي أجرتها الأقمار الصناعية مع مسارات الرحلات الجوية باستخدام الطرق الموضّحة في Sarna et al. 2025، وهي تستند إلى Geraedts et al. 2023.
COCIP
تؤثّر سمات COCIP استنادًا إلى النمذجة الفيزيائية فقط (توقّعات المجموعة الموحدة CoCiP باستخدام 10 أعضاء). يتم استيفاء مسارات الرحلات الجوية بالكامل
باستخدام مسارات الدائرة الكبرى فوق فجوات البيانات.
يعطي هذا الوضع الأولوية لمعدّل الاسترجاع المرتفع.
تستخدِم طريقة العرض هذه النمذجة الفيزيائية الموضّحة في Schumann 2012.
OBSERVATION_ENHANCED_COCIP
OBSERVATION_ENHANCED_COCIP هو أسلوب مختلط يجمع بين بيانات الأقمار الصناعية وتوقعات مجموعة CoCiP لتقدير التأثير الإجمالي المادي الإشعاعي.
تقدّم واجهة برمجة التطبيقات Contrails أفضل تقدير لقوة الإشعاع الفيزيائية الناتجة عن التكثّف، ويتم ذلك من خلال استخراج قوة الإشعاع الفعّالة من نواتج التوقعات الرباعية الأبعاد والمقسّمة إلى شبكات في CoCiP، ثم يتم إجراء استيفاء خطي لها على طول نقاط الرحلة الجوية التي تمت إعادة أخذ عينات منها. إنّ منهجية تقدير قوة الطاقة هي مجال نشط للبحث، وقد تتغير في الإصدارات المستقبلية.
يساعد هذا النهج في:
- تعدّل هذه السمة مقاييس أو خصومات التوقّعات المستندة إلى النماذج المادية استنادًا إلى عمليات الرصد المتطابقة التي تجريها الأقمار الصناعية حيثما يسمح نطاق التغطية بذلك.
- تعتمد هذه الطريقة بشكل مباشر على النماذج الفيزيائية في المناطق التي لا تغطيها الأقمار الصناعية، وكذلك بالنسبة إلى الثغرات في بيانات مسار الرحلة التي لا يمكن مطابقتها بطبيعتها.
يجمع هذا العرض بين عمليات رصد آثار التكاثف المتطابقة من الأقمار الصناعية وتوقّعات CoCiP استنادًا إلى المنهجية الواردة في Geraedts et al. 2026 (نسخة أولية).
الاستخدام
تم استخدام بيانات تحديد المصدر من ContrailWatch لتدريب توقعات حول تشكّل السحب النفاثة المستندة إلى تعلّم الآلة، وتقييم تجارب تجنُّب السحب النفاثة، وتقديم إحصاءات حول أنماط تشكّل السحب النفاثة.
مثال
صورة المثال هذه هي إطار من سلسلة صور الأقمار الصناعية GOES-16 فوق منطقة ساحل الخليج. تم استخدامها لتقييم ما إذا كانت رحلة جوية لتجنُّب تشكّل السحب المتكاثفة قد أدّت إلى تشكّل سحب متكاثفة يمكن رصدها.
تعرض الخطوط السميكة مسار الرحلة الأصلي ومسار الرحلة الذي تم رصده بواسطة الرياح، بالإضافة إلى آثار التكاثف التي رصدها نظام الرؤية الحاسوبية. يمكن الاطّلاع على مزيد من التفاصيل في الورقة الأصلية.
القيود
تتضمّن سمات تحديد المصدر في ContrailWatch القيود التالية:
التغطية الجغرافية: لا تنطبق القيود الإقليمية إلا على العمليات التي تعتمد على صور الأقمار الصناعية (عرض
OBSERVATIONوأقسام التعديل الرصدي فيOBSERVATION_ENHANCED_COCIP). وتقتصر هذه العمليات على المناطق الفرعية التي تغطيها GOES-East (الولايات المتحدة القارية) وGOES-West وMTG (أوروبا القارية) وHimawari (المناطق الفرعية في شرق آسيا/آسيا والمحيط الهادئ). توفّر بيانات GOES-East وGOES-West وHimawari جودة على مستوى الإنتاج، بينما لا تزال بيانات MTG في مرحلة الإصدار التجريبي. بالنسبة إلى المناطق خارج نطاق التغطية المحدّد هذا، أو بالنسبة إلى عرض الفيزياء البحتة (COCIP)، يتم احتساب تقييمات الطيران على مستوى العالم من خلال استخدام توقّعات النموذج تلقائيًا.
توضّح الخريطة السابقة الحدود المحدّدة المستخدَمة لمعالجة البيانات في هذه المشاهدات المستندة إلى الملاحظات.
التقديرات المستندة إلى التكوّن وإجبار الطاقة: تستند عمليات تحديد المصدر إلى ملاحظات حول تكوّن آثار التكاثف من صور الأقمار الصناعية أو المحاكاة الفيزيائية، بدلاً من القياس المباشر في الوقت الفعلي لإجبار الطاقة الإشعاعية.
تذكير: قد لا تمثّل بيانات تحديد المصدر المستندة إلى الملاحظة فقط النطاق الكامل لتشكّل السحب النفاثة فوق منطقة معيّنة.
إنّ فهم النسبة المئوية لتشكّل السحب المتكاثفة التي يمكن رصدها في صور الأقمار الصناعية هو سؤال بحثي مفتوح. تشير الأبحاث إلى أنّ حوالي نصف جميع آثار التكاثف يمكن رصدها بواسطة الأقمار الصناعية الثابتة بالنسبة إلى الأرض، مع العلم أنّ الغالبية العظمى من ارتفاع درجة الحرارة ناتج عن آثار التكاثف التي يمكن رصدها في مرحلة ما من عمرها (Driver et al. 2025).
التوفّر المؤقت والصيانة: تتوفّر بيانات تحديد مصدر آثار التكاثف على مستوى الرحلة الجوية اعتبارًا من 2024.
- بيانات 2024: يتم تقديمها ببذل أقصى الجهود. هذه البيانات غير صالحة ولن تتم إعادة معالجتها عند نشر نماذج أو تغييرات مستقبلية في خطوط الإنتاج.
- من عام 2025 فصاعدًا: تتم صيانة البيانات ومعالجتها بشكل نشط كلما تم نشر نماذج رصد جديدة أو تحسينات خوارزمية.
الترخيص
تم ترخيص البيانات التي تعرضها واجهة برمجة التطبيقات ContrailWatch بموجب CC BY-NC 4.0.
المراجع
Geraedts, Scott, Erica Brand, Thomas R. Dean, Sebastian Eastham, Carl Elkin, Zebediah Engberg, Ulrike Hager, et al. 2023. نظام قابل للتوسّع لقياس تكوّن آثار التكاثف على أساس كل رحلة جوية Environmental Research Communications, http://doi.org/10.1088/2515-7620/ad11ab.
Sarna, A., Meijer, V., Chevallier, R., Duncan, A., McConnaughay, K., Geraedts, S., and McCloskey, K.: Benchmarking and improving algorithms for attributing satellite-observed contrails to flights, Atmospheric Measurement Techniques, https://doi.org/10.5194/amt-18-3495-2025.
Schumann, U. 2012. A Contrail Cirrus Prediction Model. Geoscientific Model Development 5 (3): 543-80.
John C Platt, Marc L Shapiro, Zebediah Engberg, Kevin McCloskey, Scott Geraedts, Tharun Sankar, Marc E J Stettler, Roger Teoh, Ulrich Schumann, Susanne Rohs: The effect of uncertainty in humidity and model parameters on the prediction of contrail energy forcing 2024 Environ. Res. Commun. 6 095015
Driver, O. ز. A., Stettler, M. E. J., and Gryspeerdt, E.: العوامل التي تحدّ من رصد آثار التكاثف في صور الأقمار الصناعية، Atmos. المقاس Tech., 18, 1115–1134, https://doi.org/10.5194/amt-18-1115-2025, 2025.
"جيرالدتس" و"سكوت" و"آرون سارنا" و"سوزان روهس" و"روجر تيو" و"كيفن ماكلوسكي" 2026 تحسين إعادة تحليل الطقس للتحقّق من صحة التنبؤات بشأن آثار التكاثف من خلال دمج بيانات الرصد عبر الأقمار الصناعية Copernicus Preprints, https://jecats.copernicus.org/preprints/jecats-2026-6/.