Dưới tác động của biến đổi khí hậu, bầu trời dường như đang trở nên "gập ghềnh" hơn, nguy hiểm hơn với nhiễu động không khí ngày càng tăng về tần suất lẫn cường độ.

Các công nghệ tiên tiến được kỳ vọng có thể "làm phẳng" những cái "ổ gà trên không" này.

Theo nghiên cứu của giáo sư khí tượng học Paul Williams (Đại học Reading), số trường hợp nhiễu động trời trong (Clear Air Turbulence - CAT) vô hình trước vệ tinh, radar và mắt thường, đã tăng 55% kể từ năm 1979, thời điểm bắt đầu có số liệu khí tượng đáng tin cậy.

Dự báo đến những năm 2050, hiện tượng này sẽ tăng gấp ba lần trên toàn cầu, tác động mạnh đến các tuyến bay qua Đông Á và Bắc Đại Tây Dương.

Các báo cáo an toàn thường niên của Tổ chức Hàng không dân dụng quốc tế (ICAO) cũng xác nhận xu hướng đáng lo này. ICAO đánh giá nhiễu động là một yếu tố góp phần chính trong các sự cố dẫn đến "mất kiểm soát trong khi bay" (LOC-I), một trong những rủi ro hàng đầu trong an toàn hàng không.

Thông qua Turbulence Aware - một nền tảng số dùng chung mà IATA sử dụng để cung cấp cho các hãng hàng không và phi công một bản đồ số liệu nhiễu động toàn cầu theo thời gian thực - các hãng hàng không tham gia đã gửi về 51,8 triệu báo cáo về nhiễu động trong năm 2024, tăng 35% so với năm 2023.

Nhiễu động không khí ngày càng gia tăng do biến đổi khí hậu do con người gây ra. Công nghệ cung cấp giải pháp, nhưng chưa thật sự toàn diện.

Điều đầu tiên mà công nghệ tiên tiến có thể giúp ngành hàng không là tạo ra một "thiên lý nhãn", có thể nhìn xa và phát hiện các vùng nhiễu động vô hình từ sớm. LIDAR (Light Detection and Ranging) - một hệ thống có thể phát hiện các vùng nhiễu động và đo khoảng cách từ xa bằng tia laser - là một công cụ như thế.

Không giống như radar thời tiết thông thường vốn phụ thuộc vào độ ẩm hoặc các hạt vật chất, LIDAR có thể phát hiện ra loại nhiễu nguy hiểm nhất (CAT) ngay cả trong điều kiện trời quang.

Hệ thống này hoạt động bằng cách phát ra các xung laser và phân tích ánh sáng tán xạ ngược từ các hạt khí dung hoặc các phân tử không khí để đo lường sự thay đổi trong luồng không khí, mật độ hoặc tốc độ gió.

Chúng giúp phi công phát hiện trước các vùng nhiễu động vô hình.

Dù mức giá để trang bị LIDAR cho mỗi máy bay không rẻ, có thể lên tới hàng chục ngàn, thậm chí cả triệu đô la Mỹ, nhược điểm thật sự của hệ thống này là nó quá nặng.

Với trọng lượng từ 50 - 100kg, việc triển khai quả thực là một thách thức cho các hãng hàng không trong bối cảnh từng cân nặng và không gian trên một tàu bay thương mại đều quý hơn "vàng".

Trước đây, cường độ nhiễu loạn thường được báo cáo một cách chủ quan - ví dụ "nhẹ", "vừa", "nặng" - tùy thuộc loại máy bay, kinh nghiệm của phi công và cảm nhận cá nhân.

Vấn đề là một nhiễu động được coi là "nhẹ" với máy bay A380 có thể sẽ là "nặng" với dòng máy bay phản lực nhỏ hơn.

Giải quyết tính chủ quan trong đánh giá, ICAO đo lường trạng thái nhiễu động của bầu khí quyển bằng chỉ số chính thức EDR (Eddy Dissipation Rate - tỉ lệ tiêu tán năng lượng xoáy), một giá trị khách quan không phụ thuộc vào yếu tố con người và loại máy bay.

Để đóng góp dữ liệu cho Turbulence Aware, mỗi máy bay sẽ cài đặt một phần mềm đơn giản để tự động tính toán giá trị của cường độ nhiễu loạn khí quyển, rồi truyền chúng tới các máy chủ mặt đất để xử lý; trung tâm này sẽ gửi lại dữ liệu nhiễu động gần nhất theo thời gian thực cho phi công có tham gia hệ thống.

Hệ thống Turbulence Awareness của IATA. Ảnh: SKYLAB

Có thể hình dung Turbulence Aware như một nền tảng gọi xe công nghệ: phải có nhiều "tài xế" tham gia thì mới có dữ liệu dùng chung đủ nhiều và đủ chất lượng, giúp các bên liên quan đều hưởng lợi.

Tuy nhiên, dù số hãng hàng không và máy bay tham gia đã tăng đáng kể, giúp tạo ra hàng chục triệu báo cáo nhiễu loạn mỗi năm, Turbulence Aware vẫn đang "thiếu tài xế" - hiện chỉ 25/290 hãng thuộc IATA chia sẻ dữ liệu, chưa tới 10%.

Thiệt hại do nhiễu động không khí gây ra cho hàng không Mỹ có thể lên tới 500 triệu đô la mỗi năm.

Vì vậy, Cục Hàng không liên bang Hoa Kỳ (FAA) đã phối hợp với Trung tâm Nghiên cứu khí quyển quốc gia (NCAR) phát triển một sản phẩm "nowcast" (dự báo cực ngắn) về nhiễu động để hỗ trợ các phi công có thể tránh được các nhiễu động này hiệu quả hơn.

Sử dụng các mô hình machine learning, công ty SkyPath có thể xử lý hơn 100 thông số khí tượng cùng dữ liệu cảm biến để dự báo về nhiễu động trời trong với độ phân giải cao và cập nhật hàng giờ liên tục.