飛機的尾跡使地球變暖——這是新的低煙灰燃料如何提供幫助

藍天與軌跡線和纖細的捲雲。 凝結尾跡跟踪飛機的飛行路徑,但也可以散開形成捲雲。 丹尼爾·阿爾巴赫/Shutterstock

雖然航空佔 所有排放量的2.4% 從全球化石燃料的使用來看,該行業三分之二的變暖效應取決於其二氧化碳排放以外的其他因素。 航空業導致全球變暖的最重要方式之一是通過飛機在高層大氣中形成的雲層。

但是, 在一項新研究中,研究人員已經表明,飛機通常燃燒的煤油的替代燃料可以提供幫助。

在大氣足夠寒冷和潮濕的巡航高度,飛機尾跡會形成凝結尾跡(凝結尾蹟的簡稱)。 這些是由冰晶組成的雲,最初是由飛機發動機的煙灰和水排放物產生的 - 在晴朗的日子裡,您可能會看到它們是天空中的白色、浮腫的條紋。 當高海拔地區的大氣特別寒冷潮濕時,這些線狀的凝結尾跡可以持續數小時並蔓延開來,形成巨大的捲云網,看起來像一縷白髮。

這些雲將太陽輻射反射回太空,冷卻大氣,但它們也可以捕獲從地球反射的紅外輻射。 這個過程最終使大氣變暖,因為變暖效應超過了冷卻效應。 這是 計算 成為航空業當前最大的變暖效應——幾乎是歷史二氧化碳排放量的兩倍。

減少飛機尾跡對氣候的影響將取決於最大限度地減少飛機尾氣中的煙塵顆粒。 飛機尾氣羽流過去常常冒煙,因為它們含有大量煙塵。 現代發動機旨在減少煙塵排放的重量,但形成的冰晶的大小和數量取決於大量的顆粒煙塵。 通過清潔飛機尾氣可以實現的目標只有這麼多——未來的努力必須集中在燃料本身上。

天然存在於煤油等飛機化石燃料中的萘等雜質被稱為芳香族化合物。 這些是碳環狀化學結構,形成煙灰顆粒的構建塊。 生物燃料 由農作物和廢棄植物油製成,以及使用可再生電力、氫氣和二氧化碳製成的合成燃料,旨在減少飛行的碳足跡。

這些燃料中沒有芳香族雜質,這意味著 更少的煙灰顆粒 燃燒時生成。 在這項新研究中,研究人員發現它們在飛行過程中還會在大氣中產生更少(但更大)的冰晶。 這反過來又使它們形成的凝結尾跡和卷雲對地球的溫暖程度降低。

飛行的未來

目前,飛機只能使用煤油或煤油-生物燃料混合物來加油。 這篇新論文的作者發現,混合含有低芳烴雜質的燃料可以減少 50% 到 70% 的冰晶形成。 在另一篇論文中,研究人員 預測 這相當於將凝結尾蹟的整體變暖效應降低了大約 20%-50%。 在未來的某個時候,航班可能會被允許使用純生物燃料,因此航空引起的變暖的潛在減少可能會更大。

新研究的結果表明,可持續燃料混合物為降低航空的二氧化碳排放量和軌跡卷雲的產生提供了雙贏的局面。

其他解決方案,例如電動飛行,可能只適用於非常短的航線。 即使是氫燃料飛機也可能只能用於管理中距離。 這兩種技術都需要十多年的時間才能成熟,然後才能被引入全球機隊。 在可預見的未來,長途航空很可能依賴液體煤油類燃料。

飛行員的另一種選擇是避開更有可能形成凝結尾蹟的大氣部分。 但是,在逐個航班的基礎上,導航以避開這些區域幾乎肯定會增加航班的二氧化碳排放量。 天氣模型也 無法預測 以足夠的精度形成凝結尾蹟的區域。

當然,以足夠規模開發和分配生物燃料和合成燃料的財務成本可能會很大,並可能增加飛行成本。 很有可能,政府需要強制要求逐步淘汰化石煤油,並為航空公司改用提供大量激勵措施。 但是,飛行脫碳的時間已經不多了,這是航空公司可以立即開發以減少行業整體氣候影響的有效選擇。

關於作者

David Simon Lee,曼徹斯特城市大學大氣科學教授、航空和氣候研究小組負責人

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