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飛機劃過天空留下的飛機雲 對地球暖化影響重大

在晴天仰望天空,不時會見到飛機劃過上空,機尾拖著一條長長的白色雲帶,有時久久不散。這些雲帶一般稱為「飛機雲」。

「飛機雲」是凝結尾跡(condensation trails或contrails)的俗稱,簡稱凝結尾,亦稱飛機拉煙、飛機尾跡、霧化尾跡(vapor trails)、航跡雲或機尾雲,是由噴射機引擎排出的水蒸氣,遇上冰空氣凝結形成的雲帶。

凝結尾跡形成,源於飛機引擎燃燒產生的熱度可達攝氏500度,大約在1萬公尺的高空飛行時,周圍的氣溫低至零下50度,當高熱的廢氣排出機外,在空氣中冷卻時,會附著在煙塵顆粒上,凝結成微小的水點,形成長長的雲帶。原理類似於在寒冷中吐氣時,會產生白色煙霧一樣。

另一個形成飛機雲的原因,則是飛機在高速移動時產生氣壓變化,螺旋槳和尾翼的部分周邊氣壓特別低,令水蒸氣容易結冰。飛機途經的空氣愈潮濕,凝結尾跡便愈持久和明顯,透過太陽光折射,產生「彩色飛機雲」。

隨著人類留意航空業界對地球暖化的影響,凝结尾跡亦日漸成為研究的焦點。

近日發表的一項研究顯示,這些雲帶也會影響氣候變化,影響甚至大於噴射機產生的碳排放。

人類談到飛行對環境的影響時,通常會想到燃燒噴射機燃料排放的二氧化碳,但一個鮮為人知的氣候變暖源頭是飛機雲。據估計,在航空業對氣候變化造成的總體影響中,這種雲帶可能佔上35%左右,或約佔全球暖化影響的1%至2%。

英國倫敦大學帝國學院一組研究員今年8月在期刊《環境研究快報》(Environmental Research Letters)發表了一項研究,他們採用人工智能的機器學習技術,分析了64,000多條飛經北大西洋各種飛機凝結尾跡的衛星數據,發現新型飛機(包括商用和私人飛機)產生的凝結尾跡比舊款飛機的多,而且需要更長時間消散,顯示新型飛機雖然碳排放較低,但形成的飛機雲卻會導致更大幅度的氣候變化。

該研究的主要作者、帝國學院格蘭瑟姆研究所(Grantham Institute)研究員愛德華・格里斯佩爾特(Edward Gryspeerdt)在一份聲明中表示:「這項研究搞亂了航空業的計劃。為了提高燃油效率和减少碳排放,新型飛機的飛行高度愈來愈高。然而,這卻導致飛越北大西洋航機產生更多、維持更久的凝結跡,在大氣中捕獲了更多熱量,加劇了航空業對氣候的影響。」

研究團隊認為,飛機飛得愈高,排出的廢氣顆粒就愈易形成冰粒,冰粒的體積也較小。這些較小的冰粒下降速度較慢,因此需要更長時間才能降落到相對溫暖的低空融化。這意味著飛機雲會持續更長時間,變暖的效果更强。

該項研究還提供了減少凝結尾跡影響的建議,方法是減少飛機引擎排放沒有完全燃燒產生煙塵顆粒。

早在2021年,一組合英國、美國、國等多國的研究人員已在期刊《大氣環境》(Atmospheric Environment)指出,凝結尾跡和其他非二氧化碳排放可能佔航空業對氣候總影響的三分之二。其中凝結尾跡可能佔此影響的57%,與燃燒燃料產生的二氧化碳排放量大致相同。

今年3月,期刊《Atmospheric Chemistry and Physics》發表了由空中巴士(Airbus)、勞斯萊斯(Rolls-Royce)和德國航天中心(German Aerospace Centre,簡稱DLR)和可持續航空燃料生產商Neste做的研究,發現使用可持續航空燃料比一般飛機燃料可減少飛機雲量26%。

歐洲環境倡導組織「運輸與環境」(Transport and Environment)航空政策經理克里斯蒂娜‧亨茨(Krisztina Hencz)表示:「這項研究顯示,高空飛行的航機會產生持久的飛機雲,對氣候造成的非二氧化碳影響同樣重大。研究同時證實了飛機改用產生更少煙塵顆粒燃料的重要性。」

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