Các vệt ngưng tụ khi máy bay bay qua vùng không khí lạnh. Ảnh: Getty

Nhìn chung, các hãng hàng không tạo ra rất nhiều khí thải CO2 khi bay và đốt nhiên liệu. Khi bay qua những vùng đặc biệt lạnh, ẩm và băng giá của khí quyển, các máy bay cũng giải phóng nhiệt độ, hơi nước và các hạt vật chất để tạo thành những vệt mây mỏng trên bầu trời, gọi là “contrails”.

Khi có nhiều chuyến bay đi qua cùng một khu vực như vậy, những vệt ngưng tụ này tạo thành những đám mây ti lớn (cirrus cloud) hấp thụ bức xạ nhiệt từ mặt đất, giống như những tấm chăn trôi nổi trên bầu trời. Các đám mây này có thể chiếm khoảng 35% tổng tác động của ngành hàng không tới biến đổi khí hậu.

Các nhà nghiên cứu chỉ ra rằng một lượng nhỏ chuyến bay (từ 2-10% chuyến) có thể tạo ra tới 80% các vệt ngưng tụ. Vì thế, có thể định tuyến lại những chuyến bay này để làm giảm hiệu ứng nhà kính mà không mất quá nhiều chi phí.

Mùa hè năm ngoái, tổ chức Breakthrough Energy, Viện Nghiên cứu Google Research và hãng hàng không Mỹ American Airlines đã công bố một số kết quả đầy hứa hẹn. Họ đã sử dụng hình ảnh vệ tinh, dữ liệu thời tiết, mô hình phần mềm và công cụ dự đoán AI để điều khiển các phi công bay qua hoặc bay dưới các khu vực mà máy bay của họ có khả năng tạo ra các vệt ngưng tụ. American Airlines đã sử dụng các công cụ này trong 70 chuyến bay thử nghiệm trong sáu tháng, và dữ liệu vệ tinh sau đó chỉ ra rằng họ đã giảm tổng chiều dài của các vệt xuống 54%, so với các chuyến bay không được định tuyến lại.

Tất nhiên, sẽ có chi phí để thực hiện chiến lược như vậy. Các máy bay cần dùng nhiều nhiên liệu hơn để tránh xa các khu vực này, có nghĩa là chúng cũng sẽ tạo ra nhiều khí thải nhà kính hơn. Nhiều nhiên liệu hơn cũng có nghĩa là chi phí lớn hơn. Các hãng hàng không sẽ không thích điều này, và họ không có khả năng tự nguyện thực hiện các biện pháp như thế nếu chi phí tăng thêm quá lớn.

Một nghiên cứu mới công bố trên tạp chí Environmental Research: Infrastructure and Sustainability đã xem xét vấn đề này để tính xem các hãng có thể tốn bao nhiêu khi định tuyến lại. Họ kết hợp các công cụ thương mại để tối ưu hóa quỹ đạo bay với các mô hình mô phỏng gần 85.000 chuyến bay của American Airlines (cả bay nội địa và quốc tế) trong những điều kiện thời tiết khác nhau vào mùa hè và mùa đông năm 2023.

Trong những mô phỏng đó, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng việc giảm 73% hiệu ứng nóng lên của các vệt ngưng tụ chỉ làm tăng chi phí nhiên liệu 0,11% và chi phí tổng thể 0,08%. Chỉ có khoảng 14% các chuyến bay cần được điều chỉnh để tránh hình thành các vệt ngưng tụ trong các mô phỏng.

“Rõ ràng là có sự đánh đổi giữa nhiên liệu bổ sung và giảm các vệt khí có hại, đó là sự thật, và đó là một trong những thách thức lớn nhất đối với giải pháp khí hậu này”, Marc Shapiro, đồng tác giả của bài báo và giám đốc nhóm contrails tại Breakthrough Energy, cho biết. “Nhưng những gì chúng tôi đang trình bày trong bài báo này là mức đốt cháy nhiên liệu bổ sung ít hơn rất nhiều so với những gì chúng ta mong đợi.”

Theo ông, các hãng hàng không có thể sử dụng một công cụ tính quỹ đạo thương mại để đưa ra quyết định cân bằng các mục tiêu tài chính và khí hậu của họ. Ví dụ, họ có thể cho phép một số chuyến bay hình thành vệt ngưng tụ khi chi phí định tuyến quá cao.

Khi nhiều chuyến bay đi qua những khu vực như vậy, những vệt ngưng tụ này có thể tạo thành những đám mây ti hấp thụ bức xạ thoát ra khỏi bề mặt, hoạt động như những tấm chăn lơ lửng trên Trái đất. Ảnh: Getty

Một số nhóm nghiên cứu và hãng hàng không khác cũng xem xét vấn đề giảm vệt ngưng tụ này thông qua các dự án khác nhau, chẳng như chuyển đổi nhiên liệu hoặc tiếp tục phát triển các dòng máy bay chạy điện hoặc hydro tốt hơn. Nhưng các bằng chứng nghiên cứu đến nay chỉ ra rằng định tuyến lại các chuyến bay có thể là một trong những cách đơn giản nhất để giảm mạnh sự nóng lên liên quan đến vệt máy bay.

Steven Barrett, người đứng đầu Khoa hàng không và du hành vũ trụ của Đại học MIT nói rằng việc tìm ra bất kỳ cách nào để cải thiện tình hình trước mắt cho ngành hàng không đều rất quan trọng vì những cách căn cơ, dài hạn và có giá cả phải chăng để giải quyết dứt điểm vấn đề khí thải từ nhiên liệu nặng trên máy bay sẽ tốn rất nhiều thời gian.

Nhưng ông cũng nói rằng cần phải có nhiều nghiên cứu mô hình hóa và thí nghiệm trong thế giới thực hơn để chứng minh rằng việc tránh tạo vệt mòn khi bay có hiệu quả như mong đợi. Các nhà nghiên cứu vẫn cần phải kiểm tra, tinh chỉnh và thiết kế các hệ thống có thể dự đoán tốt, cần có đủ dữ liệu thời gian để định tuyến lại các chuyến bay, và hiểu rõ khi nào và ở đâu sẽ hình thành các vệt ngưng tụ trong điều kiện thời tiết thay đổi.
Ngoài ra, cũng có một số vấn đề gai góc cần được xem xét, như thực tế là các đám mây cũng có thể làm giảm sự nóng lên bằng cách phản xạ bức xạ sóng ngắn từ Mặt trời. Việc mất hiệu ứng làm mát này của mây ti sẽ phải được tính vào bất kỳ tính toán lợi ích ròng nào của phương án. Shapiro gợi ý rằng ban đầu chúng ta có thể chỉ định tuyến lại các chuyến bay vào buổi tối và ban đêm để loại bỏ sự phức tạp của phản xạ ánh sáng Mặt trời.
Ngoài ra, bất kỳ việc giảm nóng lên nào nhờ giảm vệt ngưng tụ cũng phải lớn hơn sự nóng lên do ô nhiễm khí nhà kính tăng thêm khi bay vòng. Chúng trở thành một câu hỏi phức tạp khi người ta cân nhắc liệu mình quan tâm nhiều hơn đến sự nóng lên ngắn hạn hay dài hạn: không tạo ra vệt ngưng tụ mang lại lợi ích ngay lập tức, nhưng bất kỳ khí CO2 bổ sung nào cũng có thể tạo ra hiệu ứng nóng lên sau nhiều thập kỷ và tồn tại đến hàng trăm, hàng ngàn năm.
Ít nhất trong nghiên cứu mới này chỉ ra ngay cả khi tính đến các khí nhà kính bổ sung, việc giảm vệt ngưng tụ cũng sẽ làm giảm hiệu ứng nóng lên ròng trong các mốc thời gian 20 năm và 100 năm (mặc dù mốc 100 năm giảm ít hơn rất nhiều). Nhưng đó cần được đánh giá thêm qua các nghiên cứu bổ sung mới.

Tuy nhiên, một câu hỏi khác mở ra là liệu những hạn chế về không phận và tắc nghẽn giao thông có thể hạn chế khả năng định tuyến của các hãng hàng không trong những chuyến bay cần thiết không.

Và ngay cả khi các nghiên cứu tiếp theo tiếp tục chỉ ra rằng đây là một cách nhanh chóng, giá cả phải chăng để giảm bớt sự nóng lên, chúng ta vẫn chưa rõ liệu các hãng hàng không có làm điều đó hay không nếu không bị bắt buộc. Mặc dù chi phí nhiên liệu để thực hiện định tuyến có thể rất nhỏ về tỷ lệ phần trăm, nhưng chúng có thể tăng lên nhanh chóng theo cả đội tàu bay và theo thời gian.

Tuy nhiên, theo quan điểm của các tác giả nghiên cứu, cách tiếp cận định tuyến này “nên trở thành một trong những trọng tâm chính của ngành hàng không trong thời gian tới”.

Nguồn: https://www.technologyreview.com/2024/03/12/1089620/how-rerouting-planes-to-produce-fewer-contrails-could-help-cool-the-planet/