‫Google משתמשת בטכנולוגיית AI כדי לתרגם תוכן לשפה המועדפת עליך. בתרגומים כאלו עשויות להיות שגיאות.

תחזית לגבי פסי התעבות

ב-Contrails API נעשה שימוש בשני מודלים שונים לחיזוי פסי התעבות: מודל שמבוסס על למידת מכונה (ML) לחיזוי אזורים שבהם צפויים להיווצר פסי התעבות, ומודל שמבוסס על פיזיקה, Contrail Cirrus Prediction‏ (CoCiP), לחיזוי התחממות.

מודל שמבוסס על למידת מכונה

המודל לחיזוי אזורים שסביר שייווצרו בהם פסי התעבות (CLZ) מבוסס על למידת מכונה, והוא חוזה את הסבירות להיווצרות של פסי התעבות. המודל הוא רשת עצבית עמוקה שמקבלת מאפייני מזג אוויר כקלט וחוזה CLZ על סמך זיהוי פסי התעבות בלוויין (Geraedts et al. 2023).

הקלט שלו מורכב בעיקר ממאפייני מזג אוויר של HRES: לחות ספציפית, טמפרטורה, רכיב u של הרוח, רכיב v של הרוח, מהירות אנכית, ערבוליות יחסית, חלק מכיסוי העננים, תכולת מי קרח ספציפית בעננים, תכולת מי שלג ספציפית והתבדרות. הלחות היחסית מחושבת לפי הלחות הספציפית והטמפרטורה. הקלט של המודל כולל גם את הזמן הסולארי המקומי, היום בשנה והגובה של נקודות הציון בטיסה.

באזורים גיאוגרפיים מסוימים (למשל, ארצות הברית), המודל מכוונן להשתמש בקו הרוחב, בקו האורך ובגובה כמאפייני קלט, ואילו ברירת המחדל הגלובלית של המודל משתמשת רק בגובה (ולא בקו הרוחב או בקו האורך).

המודל משיג ביצועים המתקדמים ביותר (SOTA) בהשוואה לנתוני תצפית על פסי התעבות.

מודל CoCiP

המודל לחיזוי ענני צירוס שנוצרים מפסי התעבות חוזה את האילוץ האנרגטי של פס ההתעבות, שהוא מדד להשפעה של פס ההתעבות על האקלים.

ההגדרה של אילוץ אנרגיה היא:

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

כלומר, האילוץ הקרינתי המיידי של פס ההתעבות לאורך כל משך קיומו (Teoh et al. 2020). האילוץ האנרגטי מנורמל לפי מרחק הטיסה, והיחידות שלו הן (J/m).

‫CoCiP הוא מודל שמבוסס על פיזיקה ומדמה את ההיווצרות, ההתפתחות וההשפעה של פסי התעבות באמצעות תנאים אטמוספריים, סוג המטוס, נתיב הטיסה ומאפיינים אחרים (Schumann 2012; Schumann et al. 2012). המודל משתמש ב-10 חברי אנסמבל מתוך אנסמבל התחזיות ברזולוציה גבוהה (HRES ENS) של ECMWF כקלט להסעת נקודות הציון של הטיסה שבהן נוצרו פסי התעבות קדימה בזמן (Hersbach et al. 2020). מודל CoCiP משתמש גם בתיאוריית המיקרו-פיזיקה של עננים כדי לקבוע אילו פסי התעבות נשארים, תוך התחשבות בזרם האוויר היורד הראשוני, בנפילה ובהמראה. בהתאם להתפתחות המדומה של פס ההתעבות, מודל CoCiP מחשב את האילוץ האנרגטי על סמך המאפיינים של פס ההתעבות ותנאי מזג האוויר בסביבה.

בנוסף לאומדן של CoCiP לגבי אילוץ אנרגיה, מחושב אומדן אקלימי של אילוץ אנרגיה על ידי חישוב ממוצע של שנה של פלטים של CoCiP, שמחולקים לפי שעה ביום, עונה וקו רוחב.

הכמות הסופית של אילוץ האנרגיה היא ממוצע של אילוץ האנרגיה מחברי האנסמבל של CoCiP עם EF שאינו אפס והממוצע האקלימי, שהוא תמיד לא אפס. הכללת נתוני האקלים בממוצע מבטיחה הערכה של השפעת פסי ההתעבות, גם כש-CoCiP לא חוזה היווצרות של פס התעבות באמצעות אף אחד מהמודלים של מזג האוויר.

ההשפעה האנרגטית האפקטיבית הצפויה

לאחר מכן, האילוץ האנרגטי האפקטיבי הצפוי מחושב כמכפלה של ההסתברויות להיווצרות פסי התעבות שחושבו באמצעות מודל ה-ML, והאילוץ האנרגטי האפקטיבי של פסי ההתעבות האלה שחושב באמצעות מודל CoCiP.

ערכי מדד ההשפעה של פסי ההתעבות

לאחר מכן, אפשר למפות את הערכים המחושבים של אילוץ האנרגיה האפקטיבי הצפוי לסולם של 0 עד 4 כדי להפיק ערכים של מדד אילוץ פסי ההתעבות. ערכי האינדקס של אילוץ פסי ההתעבות מבוססים על ערכי התחזית של מערבולות אוויר.

‫Contrails API מתרגם את expected_effective_energy_forcing למדד החומרה של contrails באמצעות חיתוך וסולם ליניארי:

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

למידע נוסף על המיפוי הזה, ראו פרשנות של אילוץ אנרגיה.

בנוסף, אתם יכולים לקרוא את נתוני הגרסה של Contrails API ולהירשם להודעות כדי לקבל התראות על שינויים בסולם הזה.

שווה ערך לפחמן דו-חמצני

אפשר גם לפרש את ההשפעה האפקטיבית הצפויה של האנרגיה במונחים של ההשפעה של פסי ההתעבות על האקלים בהשוואה לפחמן דו-חמצני, כלומר, שווה ערך ל-$\text{CO}_2$.

כדי לחשב את שווה הערך של $\text{CO}_2$ להתחממות החזויה של פסי ההתעבות, משתמשים בהמרה הבאה:

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

כאשר:

‫EEEF הוא Expected Effective Energy Forcing (אילוץ אנרגיה אפקטיבי צפוי)
פקטור GWP הוא פקטור פוטנציאל ההתחממות הגלובלית, ההופכי של סך כל האילוץ האנרגטי המשולב שנוצר על ידי ק"ג אחד של $\text{CO}_2$ בטווח זמן ספציפי (H, בשנים). הערכים יכולים להיות GWP 20,‏ 50 או 100.

הצעות של GWP Factor

על סמך טווחי זמן של 20, 50 ו-100 שנים, מקדמי ה-GWP שמוצעים:

טווח הזמן	מקדם GWP (ק"ג-$\text{CO}_2$/ג'אול)
GWP20	2.497e-9
GWP50	1.173e-9
GWP100	6.779e-10

חישוב פקטור GWP

הפקטורים האלה של GWP נגזרים מפוטנציאל ההתחממות הגלובלית המוחלט (AGWP) של $\text{CO}_2$ באמצעות פקטורים של IPCC AR5 והחישוב הבא:

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