Внимание — пепел в воздухе!

Reuters

Возглавляемая Швейцарией сеть метеостанций будет отслеживать передвижение в воздухе облаков вулканического пепла с тем, чтобы помочь гражданской авиации в будущем избегать технических проблем и финансовых убытков. Это очень непростой проект – в его рамках придется координировать работу почти двух десятков национальных метеорологических служб.

 В 2010 году мировая общественность впервые услышала об исландском вулкане с непроизносимым названием «Эйяфьятлайёкюдль». Тогда как раз вулкан очень некстати решил «прочистить горло» и выбросил в атмосферу такое количество пепла, что его хватило для того, чтобы чуть ли не полностью парализовать авиасообщение над большей частью Европы.

Чтобы избежать повторения такой чрезвычайной ситуации, в небольшом швейцарском франкоязычном городке Пайерн (Payerne) под руководством службы «MeteoSwiss» была запущена программа мониторинга атмосферы на предмет наличия в ней облаков вулканического пепла.

В 2010 году в этом городе уже проводились наблюдения за пеплом и его концентрацией в швейцарском воздушном пространстве. Информация собиралась и анализировалась тогда с помощью мощной лазерной системы «Лидар». Так что в этой сфере в Пайерне накоплен уже немалый опыт.

Действующие вулканы

На данный момент во всем мире известно более 500 активных вулканов.

Примеры вулканических извержений, которые повлияли на воздушное сообщение:

1980: Сент-Хеленс (Mt. St. Helena), США;

1982: Галунггунг (Galungugung), Индонезия;

1991: Пинатубо (Pinatubo), Филиппины;

1997: Попокатепетль (Popocatepetl), Мексика;

2010: Эйяфьятлайёкюдль (Eyjafjallajokull), Исландия;

2011: Пуйеуэ (Puyehue), Чили;

2011: Гримсвотн (Grimsvötn), Исландия;

С 2010 года было 94 случая извержений вулканов, из них 79 повлияли на воздушное сообщение.

Один раз из-за попадания в турбину самолета вулканического пепла вышел из строя двигатель.

(Источник: «Международная Ассоциация воздушного транспорта» — «IATA»)

Радары, облакомеры и система «Лидар»

Спустя три года мы приезжаем в Пайерн в ситуации, когда атмосфера чиста и пепла в ней нет. В этот солнечный весенний день здесь настолько тихо, что можно  услышать жужжание пчел, летающих вокруг комплекса аппаратуры для мониторинга атмосферы.

Доминик Руффьё (Dominique Ruffieux), научный сотрудник организации «MeteoSwiss», показывает нам странный синий ящик, так называемый «облакомер», объясняя, что в будущем вместе с «ветровым радаром» он станет частью целой системы анализа циркуляции слоев атмосферы и создания графиков, показывающих и прогнозирующих направление движения ветра в данном регионе.

«Облакомер намного дешевле, чем система «Лидар», но мы надеемся, что он послужит нам так же качественно», — продолжает Д. Руффьё. В рамках проекта «И-профиль» такие портативные «ящики» должны быть установлены по всей Европе. Кое-где дорогую систему «Лидар» оставят в действии для сравнения и контроля полученных результатов.

Сократить расходы?

 Сколько стоит такой проект? Стоимость программы «И-профиль» в первые пять лет оценивается в 200 тыс. франков в год. Но по словам профессора Бертрана Кальпани (Bertrand Calpani), руководителя Научной метеорологической станции в Пайерне и Отдела измерений и анализа данных в «MeteoSwiss», эти деньги покрывают только расходы, связанные с координированием работы европейских метеорологических служб.

Техника приобретается за счет метеорологических служб тех стран, которые участвуют в проекте. Эти службы решают сами, какие именно измерительные приборы им нужны. Однако в то время, как Германия уже практически закончила создавать соответствующую инфраструктуру, другие страны еще только разворачивают эту работу.

«Поскольку результаты мы получаем в разных форматах, мы должны координировать нашу работу таким образом, чтобы, несмотря на это, авиакомпании, аэропорты, а значит, и пассажиры, получали от нас качественный информационный продукт», — считает Доминик Руффьё.

С самого начала все были убеждены в необходимости создания единой системы мониторинга атмосферы. Однако на запуск программы «И-профиль» потребовалось три года. Это время ушло, в частности, на то, чтобы унифицировать методы мониторинга и измерения, применяемые странами-участницами проекта.

«В 2010 году мы смогли наблюдать край вулканического облака в реальном времени. Однако из-за общей несогласованности швейцарские аэропорты были открыты только два или три дня после того, как опасность миновала. Этот простой, которого вполне можно было избежать, обошелся авиакомпаниям в очень приличную сумму убытков», — рассказывает Д. Руффьё.

Координирует проект швейцарская организация «MeteoSwiss», а задача сбора и обработки данных ложится на плечи британской метеорологической службы, которая является оперативным центром, который не только собирает данные, но и передает их далее европейским коллегам.

«И-профиль»

Данная программа мониторинга основана на аппаратуре двух типов. Один тип анализирует размер вулканического облака и направление, в котором он движется.

Другой тип, так называемые «облакомеры», которых в Европе насчитывается около двухсот, используется для обнаружения в атмосфере аэрозольных взвесей и частиц пепла.

«И-профиль» является частью европейской системы «EUCOS», целью которой является оптимизация наблюдений за погодными явлениями в Европе.

Команда «И-профиля» разработает в первые два года технические и административные методы по работе с вулканическими облаками в воздушном пространстве Европы.

Систему будут тестировать в течение трёх лет, прежде чем она будет введена в 2017 году.

Опасная концентрация

По мнению экспертов — метеорологов, выявлять экстремальные явления в атмосфере следует как можно более оперативно, желательно — в реальном времени, без задержек.

Это позволяет прослеживать протекание событий и явлений в воздухе, прогнозируя характер и параметры их развития. Делать это нужно не только из-за вышеупомянутых убытков, которые несут авиакомпании, но и ради максимально возможной безопасности полетов.

Измерять концентрацию вулканического пепла в воздухе очень сложно еще и потому, что на пути ученых встают особенности строения атмосферы, а именно, тот факт, что она состоит из разных слоев, а сам пепел, как правило, находится очень высоко от земли.

По словам Д. Руффьё, «нам нужно точно знать, как высоко находится пепел, и в какой концентрации. Эти данные необходимы для того, чтобы понимать степень риска, которому подвергаются турбины авиационных двигателей из-за нахождения в воздухе частичек пепла. И именно по результатам нашего мониторинга будут приниматься решения о прекращении или возобновлении полетов самолетов гражданской авиации».

Если концентрация пепла достаточно высока, реактивный двигатель может быть серьезно поврежден. Ведь обладающие абразивными свойствами частицы пепла разрушающе воздействуют на лопатки турбин двигателей; сравнить это воздействие можно с результатами воздействия наждачной бумаги на кожу человека. И все это напрямую воздействует на безопасность воздушных перевозок.

Безопасность и деньги

После извержения исландского вулкана Эйяфьятлайёкюдль в 2010 году европейские авиационные власти в течение недели не давали разрешения на вылет тысячам самолетов.

Убытки авиакомпаний составили 1,8 млрд. швейцарских франков. Извержение еще одного исландского вулкана, Гримсвотна,  в 2011 году снова привело к помехам в воздушном сообщении.

Оба случая показали, что специалисты по безопасности обладали недостаточной информацией о вулканическом облаке, нависшем над Европой.

Создание мониторинговой системы «И-профиль», по мнению Доминика Руффьё из «MeteoSwiss», это «политическая и экономическая необходимость».

Позиция «BAZL»

В 2010 году технически было еще невозможно обнаружить облако пепла и получить параметры, характеризующие его поведение в трехмерном пространстве земной атмосферы.

Национальные ведомства гражданской авиации сами тогда решали, как им поступать с полетами, когда и на основе каких критериев, запрещать их, а потом, когда и на основе каких данных, снова разрешать. В итоге получился полный разнобой, который привел к убыткам, которых вполне можно было бы избежать.

Именно поэтому швейцарское Федеральное Ведомство гражданской авиации (BAZL) приветствует усилия по созданию единой комплексной системы мониторинга. Однако власти не хотят полагаться исключительно на «И-профиль». «Наземные измерения дают информацию о размере вулканического облака, но мало что говорят о концентрации пепла. Для целостной картины нужны измерения, проводимые в воздухе», — заявил представитель «BAZL».

С этой целью данное ведомство уже подготовило ряд измерительных приборов, которые в случае необходимости могут быть установлены в течение нескольких часов на двухмоторный пропеллерный самолет. Данные, собранные в воздухе, позволяют определить концентрацию пепла в нижнем, среднем и верхнем слоях атмосферы, как это и предусмотрено стандартами, действующими в области организации гражданского воздушного сообщения.

Исследователи и метеорологи, которые участвуют в наземном проекте «И-профиль», однако, уверены в том, что их программа принесет хорошие результаты, и тем самым он продемонстрирует всему миру свою практичность и пользу.

«Это во многом демонстрационный проект», — говорит профессор Бертран Кальпини из «MeteoSwiss». «Всемирная Метеорологическая Организация (ВМО) в Женеве, возможно, использует эту программу в качестве примера того, что можно сделать и в других частях мира, таких как Южная Америка или Азия, где существует регулярная вулканическая активность».

Перевод с английского и адаптация: Надежда Капоне