(2019-07-09)抬頭看看天空,你是否曾經看過「飛機雲」,飛機雲隨著飛機的動向點綴了單調的天空,但所形成的「卷雲」卻可能擋住熱的去路,增加地球暖化。

噴射機在晴空劃過,畫出美麗的長尾雲霧,殊不知確讓地球溫度升高。(圖:Juhasz Imre from Pexels)

(2019-07-09)噴射機在晴空劃過,畫出美麗的長尾雲霧,隨著飛機的飛行方向,織構出一幅動人的圖畫。這些雲霧是機尾凝結廢氣的軌跡(Contrail),又稱為「飛機雲」。

飛機引擎排出廢氣,包括水氣與煤煙,飛機雲的形成是由結冰的水氣,加上煤炭顆粒的「成核點」(Nucleation Site)助力,形成的冰結晶。另外,當機翼遇到壓力與溫度快速下降的時候,周圍的濕氣會在翅膀尖端產生窩流,製造類似機尾軌跡的飛機雲。

 

飛機雲隨著飛機的動向可以點綴單調的天空,但有潛在的徘徊不散特質,會形成「卷雲」(Cirrus)。我們知道,地面上多餘的熱能以紅外線的方式流向太空,使地面溫度降低,但卷雲卻擋住了去路,把這些釋放出的熱能陷在大氣層,增加了地球暖化。而我們坐的飛機,卻製造了「人工卷雲」。

德國航天中心氣象物理學院兩位學者Lisa Bock與Ulrike Burkhardt,六月底在「氣象化學與物理」期刊發表的研究報告中提到,飛機雲對地球暖化的影響,本世紀中葉會增加三倍。兩位學者提出航空業排放CO2以外的環保因素,飛機雲卻被忽視,甚至聯合國即將提出的「國際航空碳抵銷計畫」也未包含進去。

為了彰顯人工卷雲可能造成的衝擊,兩位學者用了一個特殊的氣象模型,來計算飛機雲形成的卷雲,到本世紀中葉對環境的影響。他們從2006年算起,假設2050年空中交通會增加4倍,同時也預期燃料與引擎效率的提升,會改變飛機的設計,讓飛機飛得更高。但飛得越高,特別是在熱帶上空,越容易形成卷雲。

模型運算的結果,估計2050年卷雲的「輻射效應」是2006年的3倍,同時也預估飛機雲對環境的影響快於飛機CO2的排放,因為燃料的改善使效率提升,排碳量可能降低,因而減少成核點、減少飛機雲的形成。

以目前空中交通的數量,所產生對氣候影響的輻射效應為49mW/m2,到了2050年,假設空中交通量增加4倍,則輻射效應增加到160mW/m2,2050年如果燃料排碳煤量減少了50%,輻射效應則可降低到137mW/m2。而那時飛機排放CO2所產生的輻射效應預估為24-84mW/m2,遠低於飛機雲。

:輻射效應(Radiative forcing),或稱為輻射驅動力,是指地球吸收的日照(太陽光)能量,與輻射回太空的能量之間的差距,以在對流層頂單位面積的能量來計算,mW/m2指千分之一瓦/平方米。


這一模型運算結果,Ulrike Burkhardt說,主要的影響在飛行大氣層的溫度升高,與自然雲型的改變,至於雲型的改變對地面溫度與降雨的影響,仍不明確;Lisa Bock補充,飛機製造的卷雲對整體氣候影響,仍有許多不確定的地方,特別是對地面氣溫,但讓大氣層的溫度升高,則極為明確。

研究人員發現,北美洲與歐洲空中交通頻繁的上空,飛機形成的卷雲最多,亞洲空中交通頻繁的地區,卷雲的形成也會漸漸跟上。有人建議飛機繞過受影響地區飛行,顯而易見的航線設計不但複雜,又增加排放廢氣,得不償失。

英國Leeds大學氣象物理教授Piers Forster,強調了德國兩位學者的研究,說需要基本的解決方式,如低飛、慢飛,即可減低飛機雲的形成,又能減少廢氣的排放。但到最後,我們是不是要坐火車,或者留在家裡不出門。


本文取材自2019年7月7日「那福忠西海岸數位隨筆(107)」:美麗的長尾雲霧之後
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