Castino, Federica and Yin, Feijia and Grewe, Volker and Yamashita, Hiroshi and Matthes, Sigrun and Dietmüller, Simone and Baumann, Sabine and Soler, Manuel and Simorgh, Abolfazl and Mendiguchia Meuser, Maximilian and Linke, Florian and Lührs, Benjamin (2024) Decision-making strategies implemented in SolFinder 1.0 to identify eco-efficient aircraft trajectories: application study in AirTraf 3.0. Geoscientific Model Development, 17 (9), pp. 4031-4052. Copernicus Publications. doi: 10.5194/gmd-17-4031-2024. ISSN 1991-959X.
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Official URL: https://gmd.copernicus.org/articles/17/4031/2024/
Abstract
The optimization of aircraft trajectories involves balancing operating costs and climate impact, which are often conflicting objectives. To achieve compromised optimal solutions, higher-level information such as preferences of decision-makers must be taken into account. This paper introduces the SolFinder 1.0 module, a decision-making tool designed to identify eco-efficient aircraft trajectories, which allow for the reduction of the flight's climate impact with limited cost penalties compared to cost-optimal solutions. SolFinder 1.0 offers flexible decision-making options that allow users to select trade-offs between different objective functions, including fuel use, flight time, NOx emissions, contrail distance, and climate impact. The module is included in the AirTraf 3.0 submodel, which optimizes trajectories under atmospheric conditions simulated by the ECHAM/MESSy Atmospheric Chemistry model. This paper focuses on the ability of the module to identify eco-efficient trajectories while solving a bi-objective optimization problem that minimizes climate impact and operating costs. SolFinder 1.0 enables users to explore trajectory properties at varying locations of the Pareto fronts without prior knowledge of the problem results and to identify solutions that limit the cost of reducing the climate impact of a single flight.
| Item URL in elib: | https://elib.dlr.de/204333/ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Document Type: | Article | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Title: | Decision-making strategies implemented in SolFinder 1.0 to identify eco-efficient aircraft trajectories: application study in AirTraf 3.0 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Authors: |
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| Date: | May 2024 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Journal or Publication Title: | Geoscientific Model Development | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Refereed publication: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Open Access: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Gold Open Access: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| In SCOPUS: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| In ISI Web of Science: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Volume: | 17 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DOI: | 10.5194/gmd-17-4031-2024 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Page Range: | pp. 4031-4052 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Publisher: | Copernicus Publications | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ISSN: | 1991-959X | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Status: | Published | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Keywords: | Climate optimal routing, aviation, air traffic, climate effects, non-CO2, optimisation, Pareto front | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Research field: | Aeronautics, Space and Transport | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Program: | Aeronautics | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Program Themes: | Air Transportation and Impact | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Research area: | Aeronautics | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Program: | L AI - Air Transportation and Impact | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Research theme (Project): | L - Climate, Weather and Environment | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Location: | Hamburg , Oberpfaffenhofen | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Institutes and Institutions: | Institute of Atmospheric Physics > Earth System Modelling Institute of Air Transport | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Deposited By: | Grewe, Prof. Dr. Volker | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Deposited On: | 22 May 2024 09:36 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Last Modified: | 23 May 2024 11:00 |
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