تستخدم Google تكنولوجيا الذكاء الاصطناعي لترجمة المحتوى إلى لغتك المفضّلة، وقد تتضمّن بعض الأخطاء.

توقّعات مسارات التكاثف

تستخدم Contrails API نموذجَين مختلفَين لتوقّع مسارات التكثّف: نموذج مستنِد إلى تعلُّم الآلة يتوقّع المناطق التي يُرجَّح ظهور مسارات التكثّف فيها، ونموذج مستنِد إلى الفيزياء يُسمّى "توقّع السحب الرقيقة لمسارات التكثّف" (CoCiP) يتوقّع الاحترار.

نموذج مستند إلى تعلُّم الآلة

يستخدم نموذج التوقّعات "المنطقة المحتملة لتشكُّل مسارات التكثّف" (CLZ) المستنِد إلى تعلُّم الآلة لتوقّع احتمالية تشكُّل مسارات التكثّف. النموذج عبارة عن شبكة عصبية عميقة تستخدم ميزات الطقس كمدخلات وتتوقّع مناطق CLZ استنادًا إلى رصد مسارات التكثّف عبر الأقمار الصناعية (Geraedts et al. 2023).

تتكوّن مدخلاته بشكل أساسي من ميزات الطقس في HRES: الرطوبة النوعية، ودرجة الحرارة، والمكوّن u للرياح، والمكوّن v للرياح، والسرعة العمودية، والدوران النسبي، وجزء من الغطاء السحابي، والمحتوى المائي الجليدي السحابي المحدّد، والمحتوى المائي الثلجي المحدّد، والتباعد. يتم احتساب الرطوبة النسبية باستخدام الرطوبة النوعية ودرجة الحرارة. وتشمل المدخلات إلى النموذج أيضًا التوقيت الشمسي المحلي واليوم من السنة وارتفاع نقاط المسار الجوي.

في بعض المناطق الجغرافية (مثل الولايات المتحدة)، يتم ضبط النموذج بدقة لاستخدام خط العرض وخط الطول والارتفاع كميزات إدخال، بينما يستخدم النموذج الاحتياطي العالمي الارتفاع فقط (ولا يستخدم خط العرض أو خط الطول).

يحقّق النموذج أداءً متطورًا عند تقييمه مقارنةً ببيانات مسارات التكثّف القائمة على الملاحظة.

نموذج CoCiP

يتوقّع نموذج "التنبؤ بمسارات التكاثف" مقدار الطاقة التي يمتصّها مسار التكاثف، وهو مقياس لتأثير مسار التكاثف على المناخ.

يتم تعريف "التأثير الإشعاعي" على النحو التالي:

\[ EF [J] = \int_{0}^{t} RF'(t) \times L(t) \times W(t)dt \]

أي التأثير الإشعاعي اللحظي لمسار التكثّف المدمج على مدار عمره (Teoh et al. 2020). تتم تسوية التأثير الإشعاعي حسب مسافة الرحلة، ما يؤدي إلى استخدام وحدات (جول/متر).

‫CoCiP هو نموذج قائم على الفيزياء يحاكي تكوُّن مسارات التكثّف وتطوّرها وتأثيرها باستخدام الظروف الجوية ونوع الطائرة ومسار الرحلة الجوية وغيرها من الميزات (شومان 2012، شومان وآخرون 2012). يستخدم النموذج 10 مجموعات من مجموعات التوقّعات العالية الدقة (HRES ENS) الصادرة عن المركز الأوروبي للتنبؤات الجوية المتوسطة المدى (ECMWF) كمدخلات لنقل نقاط المسار التي تشكّلت فيها مسارات التكاثف إلى الأمام في الوقت المناسب (هيرسباخ وآخرون، 2020). يستخدم نموذج CoCiP أيضًا نظرية فيزياء السحب الدقيقة لتحديد مسارات التكاثف التي تستمر، مع مراعاة التيارات الهابطة الأولية والسقوط والتسامي. بناءً على المحاكاة لتطوّر مسار التكاثف، يحسب نموذج CoCiP التأثير الإشعاعي استنادًا إلى خصائص مسار التكاثف والظروف الجوية المحيطة.

بالإضافة إلى تقدير CoCiP للتأثير الإشعاعي، يتم احتساب تقدير مناخي للتأثير الإشعاعي من خلال حساب متوسط نتائج CoCiP على مدار عام، مقسّمة حسب الوقت من اليوم والموسم وخط العرض.

كمية التأثير الإشعاعي النهائية هي متوسط التأثير الإشعاعي من أعضاء مجموعة CoCiP الذين لديهم تأثير إشعاعي غير صفري والمتوسط المناخي، وهو دائمًا غير صفري. يضمن تضمين علم المناخ في المتوسط الحصول على تقدير لتأثير مسارات التكثّف، حتى عندما لا يتوقّع نموذج CoCiP تشكُّل مسار تكثّف باستخدام أي من عناصر مجموعة الطقس.

التأثير الإشعاعي الفعّال المتوقّع

بعد ذلك، يتم احتساب التأثير الإشعاعي الفعّال المتوقّع من خلال ضرب احتمالات تشكُّل مسارات التكثّف المحتسَبة من نموذج تعلُّم الآلة في التأثير الإشعاعي الفعّال لمسارات التكثّف هذه المحتسَب من نموذج CoCiP.

قيم مؤشر تأثير مسارات التكاثف

ويمكن بعد ذلك ربط قيم التأثير الإشعاعي الفعّال المتوقّعة المحسوبة بمقياس من 0 إلى 4 لإنتاج قيم مؤشر التأثير الإشعاعي لمسارات التكثّف. تستند قيم مؤشر التأثير الإشعاعي لمسارات التكثّف إلى قيم توقّعات الاضطرابات الجوية.

تحوّل واجهة Contrails API قيمة expected_effective_energy_forcing إلى مؤشر شدة contrails من خلال الاقتصاص والمقياس الخطي:

ds["contrails"] = ds["expected_effective_energy_forcing"].clip(min=2e7, max=2e8)
ds["contrails"] = ((ds["contrails"] - 2e7) / (2e8 - 2e7)) * 4

لمزيد من المعلومات الأساسية حول هذا الربط، يُرجى الاطّلاع على تفسير تأثير الطاقة.

بالإضافة إلى ذلك، يمكنك قراءة ملاحظات إصدار Contrails API والاشتراك في الإشعارات ليتم إعلامك بالتغييرات التي تطرأ على هذا المقياس.

مكافئات ثاني أكسيد الكربون

يمكن أيضًا تفسير التأثير الإشعاعي الفعّال المتوقّع من حيث تأثير مسارات التكاثف على المناخ مقارنةً بثاني أكسيد الكربون، أي ما يعادله من ثاني أكسيد الكربون.

لحساب مكافئ ثاني أكسيد الكربون ($\text{CO}_2$) للاحترار المتوقّع الناتج عن مسارات التكثّف، استخدِم التحويل التالي:

\[ \text{CO}_2\text{eq [kg]} = EEEF \text{ [J]} \times \text{GWP Factor} \]

حيث:

EEEF هو التأثير الإشعاعي الفعّال المتوقّع
معامل إمكانية الاحترار العالمي هو معامل إمكانية الاحترار العالمي، وهو معكوس إجمالي الطاقة المتكاملة الناتجة عن 1 كغم من ثاني أكسيد الكربون ($\text{CO}_2$) على مدار أفق زمني محدّد (H، بالسنوات). يمكن أن تكون أيًا مما يلي: GWP 20 أو 50 أو 100.

عروض GWP Factor

استنادًا إلى الآفاق الزمنية التي تبلغ 20 و50 و100 عام، فإنّ عوامل "إمكانية الاحترار العالمي (GWP)" المقدَّمة هي:

الأفق الزمني	عامل GWP (كغم-$\text{CO}_2$/جول)
GWP20	2.497e-9
GWP50	1.173e-9
GWP100	6.779e-10

احتساب عامل GWP

يتم استخلاص عوامل "إمكانية الاحترار العالمي" من "إمكانية الاحترار العالمي المطلقة" (AGWP) لغاز ثاني أكسيد الكربون ($\text{CO}_2$) باستخدام عوامل التقرير التقييمي الخامس للهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغيّر المناخ (IPCC AR5) والعملية الحسابية التالية:

\[ \text{GWP Factor} = \frac{1}{AGWP_{\text{CO}_2, H} \times A_{\text{earth}} \times S_{\text{year}}} \]