飛機改變航線能夠減少凝結(jié)尾跡從而幫助地球降溫

此前， 有一些研究得出結(jié)論， 只需要對一小部分飛機的飛行路線進行微小調(diào)整， 就可以有意義地減少全球變暖造成的影響。現(xiàn)在， 一篇新論文發(fā)現(xiàn)， 這些改變可能相當便宜。

航空公司普遍擔心的氣候問題是，飛機在燃燒燃料時會排放大量的二氧化碳。但飛機也會釋放熱量、水蒸氣和顆粒物，這些物質(zhì)會在大氣中特別寒冷、潮濕、易結(jié)冰的地方產(chǎn)生一種名為“凝結(jié)尾跡”的薄云。

當大量航班經(jīng)過這些區(qū)域時，這些凝結(jié)尾跡可以形成卷云，吸收從地球表面逸出的輻射，就好像是漂浮在地球上空的毯子。

據(jù)估計，在航空業(yè)對氣候變化造成的總體影響中，這種卷云形成現(xiàn)象可能占比35%左右，或約占全球變暖總程度的1%～2%。

在所有飛機航線中，大約80%的凝結(jié)尾跡是由2%～10%的航線產(chǎn)生的。因此，很多人認為，簡單地改變這些航班的航線就可以顯著減少這種影響，為緩解氣候變暖提供一種潛在的效果好、成本低、速度快的方法。

正如《紐約時報》報道的那樣，突破能源公司、谷歌研究和美國航空公司于2023年夏天公布了一些有希望的結(jié)果，這源自于三者之間的一項研究合作。

他們利用衛(wèi)星圖像、天氣數(shù)據(jù)、軟件模型和人工智能預(yù)測工具，引導飛行員在飛機可能產(chǎn)生凝結(jié)尾跡的區(qū)域上方或下方飛行。

美國航空公司在6個月內(nèi)的70次飛行中使用了這些工具，隨后的衛(wèi)星數(shù)據(jù)表明，與未改變航線的航班相比，它們的凝結(jié)尾跡總長度縮短了54%。

當然， 實施這樣的策略會提升成本。飛機通常需要更多的燃料才能避開這些區(qū)域，這也意味著飛行會排放更多的溫室氣體。

對于航空公司而言，更多的燃料也意味著更大的支出，如果難以負擔的話，它們不太可能自愿實施這些措施。

近期發(fā)表的一篇新論文探討了這一問題，研究人員將優(yōu)化飛行軌跡的商業(yè)工具與航班模擬工具相結(jié)合。后者包含夏天和冬天各種天氣條件下近8.5萬次美國航空的國內(nèi)和國際航班數(shù)據(jù)。

在這些模擬中，研究人員發(fā)現(xiàn)，將凝結(jié)尾跡的變暖效應(yīng)減少73%，僅使燃料成本增加0.11%，總體成本增加0.08%，這是數(shù)萬次飛行的平均值。

在模擬中，只有大約14%的航班需要調(diào)整，以避免形成導致進一步變暖的凝結(jié)尾跡。

“很明顯，在增加燃料和減少有害尾跡之間存在著權(quán)衡。這種矛盾是真實存在的，也是這一氣候解決方案面臨的最大挑戰(zhàn)之一?！?/p>

該論文的合著者、突破能源公司凝結(jié)尾跡團隊主任馬克·夏皮羅說：“但我們在論文中展示了，增加的燃料消耗比我們預(yù)期的要少得多?！?/p>

他說，航空公司也可以使用這種商業(yè)軌跡工具來做出平衡成本和氣候目標的決策。

例如， 當調(diào)整航線的成本特別高時，它們就可以繼續(xù)使用會形成凝結(jié)尾跡的航線。

其他研究小組和航空公司也在通過一些項目來評估這一概念，包括達美航空與麻省理工學院航空航天系之間的合作。

還有其他減少凝結(jié)尾跡形成的方法，包括改用不同類型的燃料或繼續(xù)開發(fā)更強大的電動或氫動力飛機。

但迄今為止的研究表明，想要大幅減少與凝結(jié)尾跡相關(guān)的變暖影響，改變航線可能是最簡單的方法之一。

麻省理工學院航空航天系主任史蒂文·巴雷特表示：“到目前為止，這將是減少航空業(yè)對氣候影響的最便宜、最快速的方法。它看起來很有希望?！?/p>

他補充道，找到任何在航空方面取得短期進展的方法都尤其重要，因為開發(fā)和實施可持續(xù)且負擔得起的方法來解決重油（ 燃料油） 使用造成的排放問題，可能還需要很長時間。

但還需要更多的建模研究和真實世界的實驗才能證明， 目前我們所知的“尾跡回避”方法是否真如人們所希望的那樣有效。

巴雷特說， 研究人員仍然需要測試、完善和設(shè)計能夠可靠預(yù)測飛機尾跡何時何地形成的系統(tǒng)，并有足夠的時間改變航線，所有這些都是在不斷變化的天氣條件下進行的。

還有一些棘手的復雜問題仍需解決，比如卷云也可以通過反射太陽的短波輻射來減少變暖。

這種冷卻效應(yīng)的損失必須計入任何凈（氣候）收益的計算中?；蛘?，也許有方法可以避免這種損失。

例如，夏皮羅說，一種策略可能是只在傍晚和夜間更改航線，這將消除陽光反射的復雜性。

此外，任何因消除凝結(jié)尾跡而減少的變暖，都必須遠遠大于溫室氣體排放增加而帶來的變暖。

當我們權(quán)衡應(yīng)該更關(guān)注短期還是長期變暖時，這就變成了一個更棘手的問題：不產(chǎn)生凝結(jié)尾跡是否會帶來立竿見影的好處。

但任何增加的二氧化碳都可能需要幾十年的時間，才能發(fā)揮其全部的變暖效應(yīng)，而且它們可能持續(xù)存在數(shù)百至數(shù)千年。

至少，這項新的研究發(fā)現(xiàn)，即使考慮到額外的溫室氣體，減少凝結(jié)尾跡也會在20年～100年內(nèi)減少凈變暖影響，但在100年的情況下效果會弱一些。但這也需要通過額外的研究進行進一步評估。

另一個懸而未決的問題是，空域限制和交通瓶頸是否會限制航空公司定期更改必要航線的能力。

下一步，突破能源公司希望與航空公司合作，通過擴大真實世界的飛行和觀測來探索其中的一些問題。

不過，即使隨后的研究繼續(xù)表明，這是一種快速、負擔得起的緩解氣候變暖的方法，但如果監(jiān)管機構(gòu)不去強迫航空公司，我們不知道它們是否會愿意這樣做。

雖然實現(xiàn)這一目標的燃料成本按百分比計算可能很小，但隨著時間的推移，總成本可能會在整個機隊中迅速增加。

盡管如此，該研究的作者斷言，研究已經(jīng)表明，避免形成凝結(jié)尾跡的航線可以“以比大多數(shù)其他氣候干預(yù)措施更低的成本帶來巨大的短期氣候效益”。在他們看來，這種方法“應(yīng)該成為未來幾年航空業(yè)的主要關(guān)注點之一”。 （綜合整理報道）（策劃/小美）