經常坐飛機的人,你們知道嗎?飛機尾跡也在加劇全球變暖!

2020-11-26 遨遊世界科學

經常坐飛機的人,你們知道嗎?當飛機在雲層高速划過,形成長長的軌跡時,其實它們正在變相地「破壞」地球氣候!或許對於不懂科學的人來說,這似乎是一個無關緊要的想法,或許人們從沒想到在如此高的海拔上,那些尾隨在噴氣式飛機後面的細小、纖細的雲層軌道可能會導致氣候變化。

大部分人對這些筆直而美麗的飛機軌跡並不陌生,因為我們常常在晴朗的天空中看到飛機在高空飛行時,機身後邊會出現一條或數條長長的「白煙」,其實它們是飛機的「尾跡雲」,俗稱「飛機拉煙」。它並不是飛機噴出來的煙,而是飛機排出來的廢氣與周圍環境空氣混合後,水汽凝結而成的特殊雲系,航空飛行界和航空氣象學上稱之為飛機尾跡。飛機尾跡雲存在時間不會太長,通常很快消失,但在條件有利時,可以存在1小時以上,並能擴展成比較廣的雲層。

那麼問題來了,為什麼這些美麗的尾跡雲也是「破壞」地球的一份子?

原來科學家無意中測量這些凝結痕跡時,他們發現了壞結果,雖然它們在夏天看起來美麗而短暫,但當談到它們的暖化效應時,它們卻有著巨大的衝擊力。是的,沒錯,飛機尾跡正在加劇全球變暖!

德國大氣物理研究所(German Institute for Atmospheric Physics)的一項新研究觀察了當噴氣發動機排氣中的水分凍結成冰晶時形成的捲雲。他們發現,這些有時能持續數小時的雲層對氣候變暖的影響要大於廢氣中的碳。這種效應被稱為尾跡捲雲強迫輻射。研究還顯示並預測了2006年至2050年間航空旅行的預期增長。他們說,到2050年,跟蹤捲雲的輻射強度(以下稱為CCRF)預計將增加三倍。

那麼這些尾跡雲是怎麼破壞氣候的呢?

原來噴氣發動機的廢氣中含有水蒸氣和其他物質,包括二氧化碳、氧化硫、氮氧化物和未燃燒的燃料。它還含有金屬顆粒和煤煙顆粒,它們作為水蒸氣的凝結核。所以當水蒸氣從噴氣發動機的排氣口排出時,它在高空迅速冷卻。然後它凝結成菸灰顆粒的冰晶,形成我們都熟悉的凝結痕跡。在科學術語中,這些軌跡被稱為尾狀捲雲。雖然它們最初形成的時候是能說明問題的條紋,但最終它們會形成更像雲的形狀。

所以噴氣發動機的廢氣產生了它自己的高空捲雲,這些雲在大氣中吸收熱量,並且可以持續數小時,它們對變暖的影響度比廢氣中的二氧化碳更大。早前的一項研究表明,這些捲雲的暖化效應比碳排放更嚴重是因為輻射力的存在。

所謂輻射力是指地球吸收的陽光與反射回太空的陽光量之間的差別。在這種情況下,它是正輻射強迫,這意味著這些軌跡捲雲在大氣中吸收了更多的熱量。因此未來空中交通的增加是未來全球平均尾跡捲雲輻射強度升高的主要原因!

但不可否認的是在未來,飛機可能會更高效地使用燃料,並且開發出更清潔、煙塵更少的燃料,而未來幾十年的氣候狀況本身將改變CCRF的影響。科學家認為,減少50%的廢氣菸灰可以將CCRF的效果降低15%。但是燃油效率越高並不代表越好,根據2000年的一項研究,燃油效率更高的噴氣發動機實際上會增加凝結捲雲的形成,這是因為冰粒的形狀和大小會影響CCRF,而更有效的燃料會改變這兩個參數。但是顯然,未來正在朝著這一趨勢發展。

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