Varmt väder har tvingat dussintals kommersiella flyg att ställas in på flygplatser i sydvästra sommaren. Denna flygstörande värme är ett varningstecken. Klimatförändringarna förväntas få långtgående återverkningar – inklusive höjning av havsnivån som svämmar över städer och förändrade vädermönster som orsakar långsiktiga minskningar av jordbruksavkastningen. Och det finns bevis för att det börjar påverka startprestandan för kommersiella flygplan, med potentiella effekter på flygbolagens kostnader.

Nationella och globala transportsystem och den ekonomiska aktivitet som de stöder har optimerats för klimatet där det hela utvecklats:Maskiner är designade för att fungera i vanliga temperaturintervall, logistiska planer är beroende av historiska vädermönster och kustmarkutvecklingen baseras på kända översvämningszoner. Inom flygsektorn, flygplatser och flygplan är designade för de väderförhållanden som upplevts historiskt. Eftersom klimatet förändras, även grundläggande infrastrukturelement som flygplatser och viktiga ekonomiska sektorer som flygtransporter kan behöva omdesignas och omarbetas.

När forskare fokuserade på effekterna av klimatförändringar och extremt väder på det mänskliga samhället och naturliga ekosystem runt om i världen, vår forskning har kvantifierat hur extrem värme i samband med vårt uppvärmande klimat kan påverka flygningar runt om i världen. Vi har märkt att större flygplatser från New York till Dubai till Bangkok kommer att se mer frekventa restriktioner för startvikt under de kommande decennierna på grund av allt vanligare varma temperaturer.

Flygningar för klimatförändringar

Det finns starka bevis för att extrema händelser som värmeböljor och kustöversvämningar sker med större frekvens och intensitet än för bara några decennier sedan. Och om vi misslyckas med att minska utsläppen av växthusgaser avsevärt under de närmaste decennierna, frekvensen och intensiteten av dessa ytterligheter förväntas öka dramatiskt.

Effekterna på flyget kan vara utbredda. Många flygplatser är byggda nära havsnivån, utsätta dem för mer frekventa översvämningar när haven stiger. Frekvensen och intensiteten av luftturbulens kan öka i vissa regioner på grund av förstärkande vindar på hög höjd. Starkare vindar skulle tvinga flygbolag och piloter att ändra flyglängder och rutter, potentiellt öka bränsleförbrukningen.

De värmerelaterade Phoenix flyginställda juli inträffade åtminstone delvis för att flygbolagens driftmanualer inte inkluderade information om temperaturer över 118 grader Fahrenheit - eftersom den typen av värme är historiskt ovanlig. Det är ytterligare ett exempel på hur rutiner kan behöva uppdateras för att anpassa sig till ett varmare klimat.

Flyger i värmen

Höga lufttemperaturer påverkar fysiken för hur flygplan flyger, vilket innebär att flygplanets startprestanda kan försämras under varma dagar. Mängden lyft som en flygplansvinge genererar påverkas av luftens densitet. Luftdensiteten beror i sin tur mest på lufttemperaturen och höjden; högre temperaturer och högre höjder minskar båda densiteten.

Ju lägre luftdensitet, desto snabbare måste ett flygplan resa för att producera tillräckligt med lyft för att lyfta. Det krävs mer bana för att nå en högre hastighet, och beroende på hur lång flygplatsens landningsbana är, vissa flygplan kan riskera att ta slut på rummet innan de når tillräcklig hastighet. När detta inträffar, det enda omedelbara alternativet är att minska flygplanets vikt för att sänka dess nödvändiga starthastighet – genom att ta bort passagerare, bagage och last. Detta kallas en viktbegränsning.

Viktbegränsningar inträffar nu, speciellt på varma platser som Phoenix och Dubai och på flygplatser med korta landningsbanor som New Yorks LaGuardia och Washington, D.C.s Reagan National, men vår forskning tyder på att de kan bli mycket vanligare i framtiden.

Globala temperaturer har stadigt stigit i decennier, och de kommer nästan säkert att fortsätta att göra det. I vissa regioner, det finns bevis för att de varmaste temperaturerna kan öka i snabbare takt än genomsnittet, ytterligare stapla däcket till förmån för extrem värme. Dessa varmare temperaturer kommer att minska luftdensiteten och göra det mycket mer sannolikt att viktbegränsningar behövs för flygningar som lyfter under de varmaste delarna av dagen.

Frekvensen och omfattningen av viktbegränsningar förväntas öka – på vissa platser, antalet dagar som kräver åtminstone en viss viktbegränsning för vissa flygplan kan fördubblas eller tredubblas, kanske täcker 50 eller fler dagar per år.

Anpassningens ekonomi

På de mest drabbade flygningarna, mängden last, passagerare och bränsle som måste tas bort för att kunna starta är vanligtvis små – mellan 0,5 procent och 4 procent av den totala lasten. Det betyder färre betalande kunder på flygplan, och mindre last ombord. När dessa restriktioner ökar i det globala lufttransportsystemet, kostnaderna kan bli betydande.

Att transportera bara en bråkdel av en procent färre passagerare eller mindre last kan lägga till upp till miljontals dollar i förlorade intäkter för ett flygbolag under år av drift. Det gör även små viktbegränsningar till ett problem i en så starkt konkurrensutsatt och optimerad bransch. Dessa gränser kan oproportionerligt påverka långdistansflygningar, som kräver stora bränslemängder och ofta lyfter nära sina maxvikter.

Det finns sätt som flygbolag kan mildra ökande viktbegränsningar. Det mest genomförbara är att schemalägga vissa flygningar till kallare timmar på dygnet – även om flygtrafiken ökar och många flygplatser redan har nära kapacitet, detta kan visa sig vara svårt.

En annan möjlig lösning är att bygga längre landningsbanor. Men det är inte alltid möjligt:​​Vissa flygplatser, som New Yorks LaGuardia, finns vid kuster eller i täta stadsmiljöer. Även där en längre landningsbana är tekniskt möjlig, att köpa marken och bygga ut en flygplatss fysiska område kan vara dyrt och politiskt svårt.

Flygplan kan optimeras för startprestanda, men att göra om flygplan är extremt dyrt och kan ta årtionden. Tillverkare arbetar alltid med att bygga flygplan som är lättare och mer bränslesnåla. I framtiden, dessa effektivitetsförbättringar kommer att vara nödvändiga bara för att bibehålla dagens prestanda.

Bredare implikationer

Dessa förändringar är bara exempel på de otaliga procedurerna, processer och utrustningskrav som kommer att behöva anpassas för ett förändrat klimat. Även om dessa anpassningar är framgångsrika, de kommer att ta ansträngning och pengar för att uppnå.

Många sektorer av ekonomin, inklusive flygindustrin, har ännu inte allvarligt övervägt effekterna av klimatförändringarna. Ju förr, desto bättre:både flygplatskonstruktion och flygplansdesign tar årtionden, och få bestående effekter. Dagens nyaste plan kan mycket väl flyga om 40 eller 50 år, och deras ersättare designas nu. De tidigare klimatpåverkan förstås och uppskattas, desto effektivare och mindre kostsamma kan anpassningar vara. Dessa anpassningar kan till och med innefatta innovativa sätt att dramatiskt minska klimatförändrande utsläpp inom flygsektorn, vilket skulle bidra till att minska problemet samtidigt som det reagerar på det.

Denna artikel publicerades ursprungligen på The Conversation. Läs originalartikeln.