航空业长期以来因其巨大的环境足迹而受到批评,特别是其气候变暖的碳排放。但一项新研究指出,飞机的另一个副产品——它们在天空中绘制的白色尾迹——具有更大的变暖效应,到2050年这一效应预计将增加三倍。
飞机在高空稀薄寒冷的空气中飞行时会产生迷人的尾迹。水蒸气迅速在飞机尾气中的烟尘周围凝结并冻结,形成卷云,这些云可以持续几分钟到几小时。这些高空云层太薄,无法反射太多阳光,但其内部的冰晶可以捕获热量。与具有净冷却效应的低层云不同,这些由尾迹形成的云层会使气候变暖。
2011年的一项研究表明,这些尾迹云的净效应对大气变暖的贡献超过了自航空时代开始以来飞机产生的所有二氧化碳(CO2)。随着航空交通量——以及由此产生的云层覆盖——的增加,这些效应预计会变得更糟:一些估计表明,到2050年,全球航空交通量将增加四倍。
2011年研究的一位研究人员希望探讨尾迹云未来如何影响气候。德国航空航天中心(DLR)大气物理研究所的Ulrike Burkhardt与同事一起创建了一个新的气象模型,首次将尾迹云与自然云分开,赋予它们自己的类别。这使他们能够模拟这些人为云层的特定特征,从它们的形成到它们如何与大气其余部分相互作用。
研究人员模拟了2006年全球尾迹云覆盖的影响,这一年他们有准确的航空数据。然后,考虑到未来航空交通和排放的预测,他们模拟了2050年尾迹云的影响。他们发现,在这段时间内,尾迹云的变暖效应增加了三倍,这一发现本周在《大气化学与物理》上发表。
DLR云物理学家Bernd Kärcher表示,这项研究是首批详细预测这些特殊云层如何影响未来气候的研究之一。他说,新的云分类方案对模型及其结果至关重要。
研究人员还考虑了2050年飞机烟尘排放减少50%的另一种情景。他们发现,这种减少可能会导致尾迹云的大气变暖效应减少15%。
然而,关于气候变暖与云层覆盖之间的关系以及大气变暖如何影响地表温度的了解甚少。研究人员确实知道,高水平的烟尘会导致更多、更持久的尾迹卷云,这可能会改变地表的天气和气候。然而,Burkhardt补充说,即使借助更清洁的飞机燃料减少90%的烟尘排放,也无法将云层的气候影响恢复到2006年的水平。
Burkhardt表示,更有可能的情况是,烟尘和尾迹卷云的水平将继续上升。这是因为大多数航空法规和污染减少计划未能考虑除CO2排放以外的气候影响。例如,联合国的一项计划要求所有签署国将其CO2排放量保持在一定水平以下,并每年报告,但并未提及尾迹的气候影响。
Burkhardt表示,在考虑尾迹的此类计划中会遇到困难,因为气候影响因天气、位置和时间而异。Burkhardt表示,一种解决方案是重新规划航线。然而,这种重新规划可能会迫使飞机燃烧更多燃料并释放更多CO2。她说,找到排放更少烟尘的更高效燃料会更好。但随着航空交通量的可能增加,即使这样也可能不够。
科罗拉多州博尔德国家大气研究中心的云物理学家Andrew Gettelman表示,尾迹卷云是一个复杂的问题,但它们的变暖效应与社会排放的总体CO2量相比仍然很小。“如果只有尾迹,就不会有全球变暖。”但他补充说,航空业仍然需要理解科学并“正确评估其影响”。