Turbulențele de zbor s-ar putea tripla până în 2050 - iată cum se pregătește industria aviației

„Cu toții vedeam că pe tavan era sânge...În jur domnea un haos total.” Așa a descris un pasager scenele dintr-un avion Singapore Airlines lovit de turbulențe puternice în vreme ce zbura deasupra regiunii de sud a Myanmarului în anul 2024. „O mulțime de oameni căzuseră pe pardoseala avionului”, a adăugat martorul.

La începutul lui 2025, un Boeing 787 al United Airlines a întâmpinat, de asemenea, turbulențe severe în timp ce zbura deasupra Filipinelor. Un însoțitor de bord a fost proiectat direct în tavan, suferind leziuni grave și o fractură de braț.

Astfel de incidente de turbulență sunt în creștere ca urmare a schimbărilor provocate de activitățile umane în clima planetei. Paul Williams este profesor de științe atmosferice - un termen-umbrelă care include meteorologia, studiul climei, fizica și chimia atmosferei - la Universitatea Reading din Marea Britanie. Conform cercetărilor sale, turbulențele severe de tip „clear-air” numite pe scurt CAT - un acronim al termenului clear-air turbulence - au înregistrat o creștere substanțială în ultimele decenii. Ele se produc în condiții de cer absolut senin și suntasociate cu curenți de aer foarte agitați, invizibili pentru sateliți, radare și ochiul liber. Aceste turbulențe CAT au crescut cu 55% din 1979, când au început să se efectueze înregistrări meteorologice fiabile.

Se preconizează că turbulențele se vor tripla la nivel mondial până în anii 2050, și că ele vor avea probabil un impact major asupra rutelor din Asia de Est și din Atlanticul de Nord. Acest fenomen ar putea afecta dorința oamenilor de a mai călători pe calea aerului.

Pierderea controlului avionului și o experiență de turbulență sunt printre cele mai frecvente motive citate de persoanele rugate de specialiști să își justifice teama de zbor.

Pe lângă faptul că sunt potențial periculoase, turbulențele rezultă și în costuri suplimentare pentru industria aviației, provocând uzura aeronavelor și prelungind unele zboruri, deoarece piloții încearcă să le evite. Astfel de manevre presupun un consum mai mare de combustibil și duc la creșterea emisiilor.

Deși turbulențele sunt, de obicei, mai mult o sursă de disconfort și mai puțin un pericol de rănire sau deces, creșterea volumului de mișcări haotice din atmosferă îi pune pe reprezentanții companiilor aeriene, pe oamenii de știință și pe ingineri în situația de a căuta soluții de combatere a acestei probleme.

Compania Turbulence Solutions, cu sediul în Baden, Austria, a dezvoltat mici piese atașabile care pot fi adăugate la flapsurile mari sau la eleroanele din aripile aeronavelor - adică la clapele de ajustare incluse în structura aripii de avion. Aceste „flapsuri mici” sau clapete își ajustează ușor unghiul pentru a contracara modificările fluxului de aer, ca urmare a citirilor de presiune efectuate exact în fața lor, pe marginea aripii care se întâlnește cu curentul. Această ajustare ajută la stabilizarea avionului, într-o manieră similară celei în care păsările aflate în zbor își fac mici ajustări în penaj.

Compania susține că tehnologia sa poate reduce cu mai bine de 80% turbulențele resimțite de pasageri. Până la ora actuală, tehnologia a fost testată doar pe aeronave de mici dimensiuni, deși directorul general Andras Galffy, el însuși pilot de acrobație aeriană, este încrezător că va putea fi utilizată și de avioanele mult mai mari.

„Punctul de vedere general acceptat este că poți fie să eviți, fie să accepți turbulențele și să le ții piept fixându-ți centura și întărind aripa avionului”, spune el. „Dar noi spunem că nu trebuie să accepți neapărat turbulența. Ai nevoie doar de contra-semnalul corect. Aeronavele ușoare au trecut mereu prin acest chin, dar chiar și avioanele comerciale au început să-l resimtă mai serios, turbulențele fiind din ce în ce mai frecvente.”

Zborul direct prin vârtejuri, volburi și curenți ascendenți cu perturbări minime presupune nu numai inginerie sofisticată, ci și multă matematică avansată și o analiză a dinamicii fluidelor. (Din perspectiva fizicii, aerul, ca și apa, este un fluid). Tabloul va fi întotdeauna unul complicat, fiindcă, prin însăși natura lor, turbulențele sunt fundamental haotice.

Perturbațiile mici - de la modul în care vântul deviază în contact cu o clădire, până la siajul cauzat de trecerea unui alt avion - pot schimba și ele comportamentul curenților de aer.

Totuși, ceea ce e greu de acoperit prin efortul inteligenței umane ar putea fi mai ușor pentru inteligența artificială (IA).

„Analiza și învățarea automată au rezultate foarte bune în identificarea unor tipare în sistemele de date de dimensiuni ample”, spune Ricardo Vinuesa, cercetător în mecanica fluidelor, inginerie și inteligență artificială la Institutul Regal de Tehnologie KTH din Stockholm. „Studiul turbulențelor ar putea fi un câmp perfect de aplicare a inteligenței artificiale.”

În cadrul unui experiment recent, Vinuesa și colegii săi de la Barcelona Supercomputing Center și TU Delft au testat un sistem IA care controla „jeturi sintetice” de aer stârnite pe o aripă de avion simulată. Acest model de inteligență artificială a fost antrenat folosind instruirea prin consolidare profundă, un proces prin care se învață prin metoda „încercare și eroare”, o metodă de rezolvare a problemelor prin încercări repetate, comparabilă cu felul în care un copil foarte mic deprinde mersul.

„În loc să măsurăm împotriva curentului, putem folosi inteligența artificială pentru a crea simulări numerice foarte precise ale fluxului de aer pe baza măsurătorilor efectuate direct pe aripă”, spune el.

„Și, în vreme ce rețelele neurale sunt de obicei considerate găuri negre, noi folosim inteligență artificială explicabilă, care ne permite să determinăm ce măsurători sunt cele mai importante pentru predicțiile generate de model.”

În prezent, Vinuesa și colegii săi colaborează cu companii de tehnologie pentru a dezvolta în continuare acestă tehnologie specializată.

Anul trecut, o echipă de la Caltech și Nvidia a simulat turbulențe extreme într-un tunel aerodinamic - „tunel de vânt” - pentru a testa un sistem de detectare și predicție bazat pe inteligență artificială pentru drone, iar rezultatele au fost promițătoare. Cercetătorii de la Centrul de cercetare Langley al Nasa au testat un microfon construit special încât să poată detecta frecvențe infrasonore ultra-joase create de vârteje de turbulență de cer senin (din categoria CAT, menționată la începutul acestui articol) la distanțe de până la 480 km.

O altă abordare, aflată în proces de dezvoltare cel puțin din 2010, presupune utilizarea tehnologiei Lidar. Aceasta folosește o metodă de captare a semnalelor de la distanță, bazată pe pulsațiile unor radiații luminoase laser și menită să măsoare distanțele până la Pământ sau până la diferite obiecte sau puncte date. Măsurătorile creează hărți tridimensionale precise bazate pe calcularea timpului necesar luminii de a trimite înapoi o reflexie către senzor și sunt folosite în conducerea automată a mașinilor fără șofer, în arheologie și în studierea mediului înconjurător. În cazul turbulențelor, metoda a fost folosită pentru a crea o hartă tridimensională a aerului din jurul unui avion. Un studiu efectuat în China în 2023 a propus un sistem Lidar cu o „lungime de undă duală”, considerat capabil să observe turbulențe CAT de grad ușor până la moderat, aflate cu între șapte și zece km înaintea aeronavei.

Din păcate, densitatea mai mică a moleculelor de aer la altitudine mare rezultă în faptul că instrumentele devin prea mari și grele, și consumă prea multă energie pentru a putea fi utilizate de aeronavele comerciale existente la ora actuală.

Evoluția convergentă a proceselor de fabricație, a inteligenței artificiale și a noilor senzori ar putea transforma industria aviației în a doua jumătate a secolului XXI. Dar cum procedează piloții în momentul de față? Înainte de decolare, ei verifică informările meteorologice și studiază hărțile curenților rapizi de aer de mare altitudine. De asemenea, piloții consultă programe computerizate de planificare a rutelor de zbor și verifică prognoze precum cele puse la dispoziție de GTG - Îndrumarul Grafic de Turbulență - care oferă indicii în privința locației și a intensității turbulențelor și la care Paul Williams a contribuit în mod substanțial.

„Cu 20 de ani în urmă, puteam prognoza în jur de 60% din turbulențe”, spune el. „Astăzi putem anticipa mai bine de 75%, și consider că țelul meu profesional e să măresc acest procentaj tot mai mult și mai mult."

Întrebat ce anume i-ar putea îngreuna atingerea țelului, Williams menționează accesul la datele privind turbulențele măsurate la nivelul fiecărei aeronave. „Cercetătorii trebuie să cumpere aceste date, și ele nu sunt ieftine.”

Previziunile meteorologice sunt tot mai corecte, datorită computerelor avansate, inteligenței artificiale și numărului tot mai mare de sateliți, dar există o lipsă generală de date în materie de măsurători ale intensității vântului deasupra suprafeței Pământului. Tot ceea ce știm provine de la aproximativ 1.300 de baloane meteorologice amplasate în jurul planetei, și de la accelerometrele a aproximativ 100.000 de zboruri comerciale zilnice.

Platforma Turbulence Aware a Asociației Internaționale de Transport Aerian (IATA) anonimizează și distribuie în parteneriat informații în timp real privind turbulențele. Platforma este utilizată la ora actuală de companii aeriene precum Air France, EasyJet și Aer Lingus. Iar pentru pasageri, există un număr din ce în ce mai mare de aplicații care oferă acces la date pe care le vedeau până acum doar piloții și dispecerii, precum Turbli.

„Eu folosesc Turbli”, spune Paul Williams. „Mi s-a părut că aplicația este destul de precisă, în condițiile în care nu îți cunoaște traseul exact, deci nu poate fi precisă chiar sută la sută. Dar e un pic ca atunci când un ipohondru își caută simptomele pe Google", adaugă el. „Nu sunt sigur că întotdeauna ajută.”

Acest articol a fost scris și revizuit de jurnaliști BBC, folosind inteligența artificială pentru a ajuta în procesul de localizare, ca parte a unui proiect pilot.

Editat de Ruxandra Iordache.