Attribuzioni ContrailWatch

ContrailWatch è un insieme di attribuzioni di scie di condensazione a livello di volo per i voli passati.

Sebbene non vengano utilizzate direttamente per la pianificazione dei voli, le attribuzioni di scie di condensazione sono importanti per scopi di addestramento, valutazione ed educativi. Ci auguriamo che questi dati vengano utilizzati per accelerare la ricerca sulle scie di condensazione.

Metodologie

Per supportare diverse esigenze di ricerca e analisi, l'API Contrails offre tre metodologie di attribuzione distinte utilizzando un parametro view:

OBSERVATION

OBSERVATION è la modalità predefinita e attribuisce l'impatto in base solo ai rilevamenti di scie di condensazione satellitari corrispondenti. I segmenti di volo senza rilevamento di scie di condensazione corrispondenti segnalano un impatto pari a zero.

Questa modalità dà la priorità all'alta precisione in base a prove dirette e osservate.

Questa visualizzazione associa i rilevamenti satellitari alle rotte di volo utilizzando i metodi descritti in Sarna et al. 2025 e si basa su Geraedts et al. 2023.

COCIP

COCIP attribuisce l'impatto in base esclusivamente alla modellazione fisica (previsioni di insieme CoCiP che utilizzano 10 membri). Le rotte di volo vengono interpolate completamente utilizzando rotte di grandi cerchi sui gap di dati.

Questa modalità dà la priorità al richiamo elevato.

Questa visualizzazione utilizza la modellazione fisica descritta in Schumann 2012.

OBSERVATION_ENHANCED_COCIP

OBSERVATION_ENHANCED_COCIP è un approccio ibrido che unisce le osservazioni satellitari con le previsioni di insieme CoCiP per stimare l'impatto radiativo fisico totale.

L'API Contrails fornisce la migliore stima della forzatura radiativa fisica derivata dall'estrazione della forzatura radiativa effettiva dagli output di previsione CoCiP con griglia 4D e dalla loro interpolazione lineare lungo i punti di volo ricampionati. La metodologia per la stima della forzatura energetica è un'area di ricerca attiva e potrebbe cambiare nelle versioni future.

Questo approccio:

  • Scala o sconta le previsioni del modello fisico in base ai rilevamenti satellitari corrispondenti, se la copertura lo consente.
  • Si basa direttamente sulla modellazione fisica nelle regioni al di fuori della copertura satellitare, nonché per i gap di dati delle rotte di volo che non sono adatti per la corrispondenza.

Questa visualizzazione unisce i rilevamenti di scie di condensazione satellitari corrispondenti con le previsioni CoCiP in base alla metodologia presentata in Geraedts et al. 2026 (preprint).

Utilizzo

Le attribuzioni di ContrailWatch sono state utilizzate per addestrare le previsioni di scie di condensazione basate sul machine learning, valutare le prove di evitamento delle scie di condensazione e fornire insight sui pattern di formazione delle scie di condensazione.

Esempio

Questa immagine di esempio è un frame della sequenza di immagini satellitari GOES-16 sull'area della costa del Golfo. È stata utilizzata per valutare se un volo di evitamento delle scie di condensazione ha creato una scia di condensazione rilevabile.

Attribuzione di GOES-16 tramite immagini satellitari

Le linee spesse mostrano la rotta di volo originale e la traiettoria di volo advected dal vento, insieme alle scie di condensazione rilevate dal sistema di computer vision. Ulteriori dettagli sono disponibili nell' articolo originale.

Limitazioni

Le attribuzioni di ContrailWatch presentano le seguenti limitazioni:

  • Copertura geografica: i vincoli regionali si applicano solo alle operazioni che si basano su immagini satellitari (la visualizzazione OBSERVATION e i segmenti di regolazione osservativa di OBSERVATION_ENHANCED_COCIP). Questi sono limitati alle sottoregioni coperte da GOES-East (Stati Uniti continentali), GOES-West, MTG (Europa continentale) e Himawari (sottoregioni dell'Asia orientale / Asia-Pacifico). Le attribuzioni GOES-East, GOES-West e Himawari forniscono una qualità a livello di produzione, mentre MTG è in versione beta. Per le aree al di fuori di queste regioni di copertura definite o per la visualizzazione di fisica pura (COCIP), le valutazioni dei voli vengono calcolate a livello globale impostando come predefinite le previsioni del modello.

    Riquadri di delimitazione della copertura satellitare (visualizzazione Mercatore piatta)

    La mappa precedente illustra i limiti specifici utilizzati per l'elaborazione dei dati di queste visualizzazioni basate sull'osservazione.

  • Stime di forzatura energetica e incentrate sulla formazione: le attribuzioni si basano sulle osservazioni della formazione di scie di condensazione da immagini satellitari o simulazioni fisiche anziché sulla misurazione diretta in tempo reale della forzatura radiativa.

  • Richiamo: le attribuzioni solo di osservazione potrebbero non rappresentare l'intera estensione della formazione di scie di condensazione in una regione.

    Comprendere la percentuale di formazione di scie di condensazione osservabile nelle immagini satellitari è una domanda di ricerca aperta. La ricerca indica che circa la metà di tutte le scie di condensazione sono rilevabili dai satelliti geostazionari, con la stragrande maggioranza del riscaldamento proveniente da scie di condensazione rilevabili a un certo punto della loro durata (Driver et al. 2025).

  • Disponibilità temporale e manutenzione: le attribuzioni di scie di condensazione a livello di volo sono disponibili a partire dal 2024.

    • Dati del 2024: forniti al meglio delle nostre possibilità. Questi dati non vengono gestiti e non verranno rielaborati quando verranno implementati i futuri modelli di rilevamento o le modifiche della pipeline.
    • Dal 2025 in poi: gestiti attivamente e rielaborati ogni volta che vengono implementati nuovi modelli di rilevamento o miglioramenti algoritmici.

Licenza

I dati esposti dall'API ContrailWatch sono concessi in licenza ai sensi della licenza CC BY-NC 4.0.

Riferimenti

  • Geraedts, Scott, Erica Brand, Thomas R. Dean, Sebastian Eastham, Carl Elkin, Zebediah Engberg, Ulrike Hager e altri, 2023. A Scalable System to Measure Contrail Formation on a per-Flight Basis. Environmental Research Communications, http://doi.org/10.1088/2515-7620/ad11ab.

  • Sarna, A., Meijer, V., Chevallier, R., Duncan, A., McConnaughay, K., Geraedts, S. e 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. G. A., Stettler, M. E. J. e Gryspeerdt, E.: Factors limiting contrail detection in satellite imagery, Atmos. Meas. Tech., 18, 1115–1134, https://doi.org/10.5194/amt-18-1115-2025, 2025.

  • Geraedts, Scott, Aaron Sarna, Susanne Rohs, Roger Teoh e Kevin McCloskey. 2026. Improving reanalysis weather for contrail validation by incorporating satellite observations. Copernicus Preprints, https://jecats.copernicus.org/preprints/jecats-2026-6/.