飞机改变航线能够减少凝结尾迹从而帮助地球降温
《海外星云》杂志 2024年5期
此前， 有一些研究得出结论， 只需要对一小部分飞机的飞行路线进行微小调整， 就可以有意义地减少全球变暖造成的影响。现在， 一篇新论文发现， 这些改变可能相当便宜。
航空公司普遍担心的气候问题是，飞机在燃烧燃料时会排放大量的二氧化碳。但飞机也会释放热量、水蒸气和颗粒物，这些物质会在大气中特别寒冷、潮湿、易结冰的地方产生一种名为“凝结尾迹”的薄云。
当大量航班经过这些区域时，这些凝结尾迹可以形成卷云，吸收从地球表面逸出的辐射，就好像是漂浮在地球上空的毯子。
据估计，在航空业对气候变化造成的总体影响中，这种卷云形成现象可能占比35%左右，或约占全球变暖总程度的1%～2%。
在所有飞机航线中，大约80%的凝结尾迹是由2%～10%的航线产生的。因此，很多人认为，简单地改变这些航班的航线就可以显著减少这种影响，为缓解气候变暖提供一种潜在的效果好、成本低、速度快的方法。
正如《纽约时报》报道的那样，突破能源公司、谷歌研究和美国航空公司于2023年夏天公布了一些有希望的结果，这源自于三者之间的一项研究合作。
他们利用卫星图像、天气数据、软件模型和人工智能预测工具，引导飞行员在飞机可能产生凝结尾迹的区域上方或下方飞行。
美国航空公司在6个月内的70次飞行中使用了这些工具，随后的卫星数据表明，与未改变航线的航班相比，它们的凝结尾迹总长度缩短了54%。
当然， 实施这样的策略会提升成本。飞机通常需要更多的燃料才能避开这些区域，这也意味着飞行会排放更多的温室气体。
对于航空公司而言，更多的燃料也意味着更大的支出，如果难以负担的话，它们不太可能自愿实施这些措施。
近期发表的一篇新论文探讨了这一问题，研究人员将优化飞行轨迹的商业工具与航班模拟工具相结合。后者包含夏天和冬天各种天气条件下近8.5万次美国航空的国内和国际航班数据。
在这些模拟中，研究人员发现，将凝结尾迹的变暖效应减少73%，仅使燃料成本增加0.11%，总体成本增加0.08%，这是数万次飞行的平均值。
在模拟中，只有大约14%的航班需要调整，以避免形成导致进一步变暖的凝结尾迹。
“很明显，在增加燃料和减少有害尾迹之间存在着权衡。这种矛盾是真实存在的，也是这一气候解决方案面临的最大挑战之一。”
该论文的合著者、突破能源公司凝结尾迹团队主任马克·夏皮罗说：“但我们在论文中展示了，增加的燃料消耗比我们预期的要少得多。”
他说，航空公司也可以使用这种商业轨迹工具来做出平衡成本和气候目标的决策。
例如， 当调整航线的成本特别高时，它们就可以继续使用会形成凝结尾迹的航线。
其他研究小组和航空公司也在通过一些项目来评估这一概念，包括达美航空与麻省理工学院航空航天系之间的合作。
还有其他减少凝结尾迹形成的方法，包括改用不同类型的燃料或继续开发更强大的电动或氢动力飞机。
但迄今为止的研究表明，想要大幅减少与凝结尾迹相关的变暖影响，改变航线可能是最简单的方法之一。
麻省理工学院航空航天系主任史蒂文·巴雷特表示：“到目前为止，这将是减少航空业对气候影响的最便宜、最快速的方法。它看起来很有希望。”
他补充道，找到任何在航空方面取得短期进展的方法都尤其重要，因为开发和实施可持续且负担得起的方法来解决重油（ 燃料油） 使用造成的排放问题，可能还需要很长时间。
但还需要更多的建模研究和真实世界的实验才能证明， 目前我们所知的“尾迹回避”方法是否真如人们所希望的那样有效。
巴雷特说， 研究人员仍然需要测试、完善和设计能够可靠预测飞机尾迹何时何地形成的系统，并有足够的时间改变航线，所有这些都是在不断变化的天气条件下进行的。
还有一些棘手的复杂问题仍需解决，比如卷云也可以通过反射太阳的短波辐射来减少变暖。
这种冷却效应的损失必须计入任何净（气候）收益的计算中。或者，也许有方法可以避免这种损失。
例如，夏皮罗说，一种策略可能是只在傍晚和夜间更改航线，这将消除阳光反射的复杂性。
此外，任何因消除凝结尾迹而减少的变暖，都必须远远大于温室气体排放增加而带来的变暖。
当我们权衡应该更关注短期还是长期变暖时，这就变成了一个更棘手的问题：不产生凝结尾迹是否会带来立竿见影的好处。
但任何增加的二氧化碳都可能需要几十年的时间，才能发挥其全部的变暖效应，而且它们可能持续存在数百至数千年。
至少，这项新的研究发现，即使考虑到额外的温室气体，减少凝结尾迹也会在20年～100年内减少净变暖影响，但在100年的情况下效果会弱一些。但这也需要通过额外的研究进行进一步评估。
另一个悬而未决的问题是，空域限制和交通瓶颈是否会限制航空公司定期更改必要航线的能力。
下一步，突破能源公司希望与航空公司合作，通过扩大真实世界的飞行和观测来探索其中的一些问题。
不过，即使随后的研究继续表明，这是一种快速、负担得起的缓解气候变暖的方法，但如果监管机构不去强迫航空公司，我们不知道它们是否会愿意这样做。
虽然实现这一目标的燃料成本按百分比计算可能很小，但随着时间的推移，总成本可能会在整个机队中迅速增加。
尽管如此，该研究的作者断言，研究已经表明，避免形成凝结尾迹的航线可以“以比大多数其他气候干预措施更低的成本带来巨大的短期气候效益”。在他们看来，这种方法“应该成为未来几年航空业的主要关注点之一”。 （综合整理报道）（策划/小美）