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Estudio de caso para probar la validez de las funciones algorítmicas de cambio climático NO-Ozone para optimizar trayectorias de vuelo

Autores: Rao, Pratik; Yin, Feijia; Grewe, Volker; Yamashita, Hiroshi; Jöckel, Patrick; Matthes, Sigrun; Mertens, Mariano; Frömming, Christine

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2022

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Acceso abierto

Artículo científico
2022

Estudio de caso para probar la validez de las funciones algorítmicas de cambio climático NO-Ozone para optimizar trayectorias de vuelo


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Aeroespacial

Palabras clave

Impacto climático
Aviación
ACCFs
Ozono
Emisiones de NO
Optimización de trayectorias

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 18

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Una posibilidad para reducir el impacto climático de la aviación es evitar las regiones sensibles al clima, lo que es sinónimo de planificación de vuelos optimizada para el clima. Estas regiones pueden ser identificadas por Funciones de Cambio Climático Algorítmicas (aCCFs) para óxidos de nitrógeno (NO), vapor de agua (HO) así como cirros de estela, que proporcionan una medida de los efectos climáticos asociados con las emisiones correspondientes. En este estudio, evaluamos la efectividad de reducir el impacto climático inducido por la aviación a través de la formación de ozono (O) (resultante de las emisiones de NO), al utilizar únicamente aCCFs de O para la estrategia de optimización de la trayectoria de la aeronave. La efectividad de tal estrategia y la mitigación potencial de los efectos climáticos asociados se explora utilizando el modelo de química-clima EMAC (ECHAM5/MESSy) con varios submodelos. Se selecciona un día de verano y un día de invierno, caracterizados por una gran variabilidad espacial de los aCCFs de O. Se realiza una simulación de tráfico aéreo de un día en el espacio aéreo europeo en esos días seleccionados para obtener tanto trayectorias de aeronaves optimizadas en costos como optimizadas para el clima, que minimizan más específicamente un efecto climático inducido por NO de O (aCCFs de O). El tráfico aéreo se redirige lateral y verticalmente por separado para permitir una evaluación de las influencias del patrón horizontal y vertical de los aCCFs de O. Las emisiones de NO de la aviación resultantes se liberan luego en una simulación de química-atmósfera para simular la contribución de estas emisiones de NO al O atmosférico y el cambio resultante de O. Dentro de este estudio, utilizamos O-RF como un proxy para el impacto climático. Los resultados confirman que los vuelos optimizados para el clima conducen a un menor O-RF en comparación con los vuelos optimizados en costos, aunque los aCCFs no pueden reproducir todos los aspectos del impacto significativo de la situación sinóptica en el transporte de NO emitido. En general, el impacto climático es mayor para el día de verano seleccionado que para el día de invierno seleccionado. La redirección lateral muestra un mayor potencial para reducir el impacto climático en comparación con la redirección vertical para la altitud de vuelo elegida. Encontramos que, si bien la aplicación de los aCCFs de O en la optimización de trayectorias puede reducir el impacto climático, hay ciertas discrepancias en la predicción del impacto de O de las emisiones de NO de la aviación, como se observa en el día de verano. Aunque el concepto de aCCFs de O es una simplificación burda en la estimación del impacto climático de una emisión local de NO, permite una estimación razonable inicial. Se requiere más investigación para describir mejor los aCCFs de O, lo que permitiría una mejor estimación en la Respuesta de Temperatura Promedio (ATR) de O de las emisiones de NO de la aviación. Una mejora general en la comprensión científica de los efectos no relacionados con el CO de la aviación podría hacer que la planificación de vuelos optimizada para el clima sea prácticamente factible.

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