飛機(jī)也能控制雨雪

付群華

我們都知道，雨雪的形成是一種自然現(xiàn)象。如果低空溫度高于0℃，空氣中的水蒸氣在高空受冷凝結(jié)成小水點(diǎn)或小冰晶，它們相互碰撞、并合，變得越來(lái)越大，大到空氣托不住的時(shí)候便會(huì)降落下來(lái)，這便是雨。而雪的前身是云，云是由很多小冰晶（固態(tài)水）組成，這些小冰晶在接觸和碰撞的過(guò)程中越來(lái)越重，變成了較大的冰晶。當(dāng)冰晶的重量達(dá)到一定程度時(shí)，在適合的條件下，就會(huì)從天上落下來(lái)，如果在下降的過(guò)程中，遇到的熱量不足以使小冰晶變成小水滴，就會(huì)形成雪了。

如此說(shuō)來(lái)，雨雪的形成并非是人為所能控制，而這些又和我們乘坐的飛機(jī)有什么關(guān)系呢？赫爾辛基大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)，天氣雷達(dá)數(shù)據(jù)中有一個(gè)奇怪的現(xiàn)象。雷達(dá)氣象組負(fù)責(zé)人迪米特里·莫伊斯耶夫說(shuō)：“我們?cè)诶走_(dá)觀測(cè)中觀察到了不自然的特征，這些特征看起來(lái)象是在赫爾辛基-萬(wàn)塔機(jī)場(chǎng)接近或離開(kāi)的飛機(jī)軌道區(qū)域。”雷達(dá)數(shù)據(jù)上顯示為強(qiáng)烈降水的直線片，比背景為雨或雪強(qiáng)10倍。從2008年一直到2018年期間，發(fā)生的此類事件共有17天。研究人員利用航線路徑數(shù)據(jù)，能夠?qū)⒋蟛糠掷走_(dá)信息與到達(dá)或離開(kāi)赫爾辛基-萬(wàn)塔機(jī)場(chǎng)的特定飛機(jī)聯(lián)系起來(lái)。

研究人員還發(fā)現(xiàn)，飛過(guò)云層的飛機(jī)可能會(huì)使降雨量或降雪量增加10倍，這種強(qiáng)化降水是由于飛機(jī)的機(jī)翼穿過(guò)活躍的雨或雪上方的云層而產(chǎn)生冰晶造成的，與飛機(jī)排放無(wú)關(guān)。那么，當(dāng)飛機(jī)穿過(guò)冷液云時(shí)，是否會(huì)形成物理學(xué)上類似的“打孔云”呢？研究人員通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)，打孔云層內(nèi)的溫度低于0℃又不夠冷時(shí)，無(wú)法觸發(fā)均勻冷凍，但是穿過(guò)云層的飛機(jī)會(huì)因此水滴凍結(jié)。所以當(dāng)飛機(jī)機(jī)翼的尖端穿過(guò)云層時(shí)，會(huì)導(dǎo)致后面的空氣膨脹，局部壓力下降，并且溫度下降大約20℃。如果打孔云層內(nèi)的溫度低于-40℃，則水滴會(huì)通過(guò)均勻冷凍形成冰晶，導(dǎo)致進(jìn)一步冷卻和額外冷凍。沉重的冰晶從云層中落下時(shí)，它們通常會(huì)留下一片清晰的天空，形成“打孔”，冰晶也會(huì)在撞到地面之前蒸發(fā)掉。

有科學(xué)家表示，噴氣式飛機(jī)的起飛和降落能提高降雨和降雪的概率。因?yàn)轱w機(jī)在刺破云層時(shí)產(chǎn)生的影響與云催化作業(yè)類似，于是導(dǎo)致大氣中形成冰晶，進(jìn)而形成降水。而且飛機(jī)飛行產(chǎn)生的副作用在繁忙的機(jī)場(chǎng)周圍效果尤為明顯，在每天飛機(jī)起飛和降落超過(guò)1200架次的倫敦希思羅機(jī)場(chǎng)，這種現(xiàn)象相對(duì)明顯。當(dāng)飛機(jī)穿過(guò)含有過(guò)冷水滴的云層時(shí)，水滴溫度也會(huì)隨之降低。當(dāng)飛機(jī)加快速度穿過(guò)云層時(shí)，機(jī)翼下方和推進(jìn)器下方的空氣由于膨脹和冷卻速度加快，足以讓過(guò)冷水滴凍結(jié)，因而形成冰晶。很快，冰晶逐漸和周圍的冰晶并合，形成較大的冰晶，影響附近的水滴，并在云層中形成了洞。這個(gè)洞在不斷擴(kuò)張，于是就提高了當(dāng)?shù)亟笛┗蚪涤甑母怕省?/p>

但莫伊斯耶夫和同事利用激光雷達(dá)等技術(shù)手段發(fā)現(xiàn)，這些飛機(jī)在通過(guò)它們上面的過(guò)冷云層飛行時(shí)，實(shí)際上并沒(méi)有飛過(guò)沉淀的云層。運(yùn)用技術(shù)手段得到的數(shù)據(jù)顯示，飛機(jī)機(jī)翼產(chǎn)生絕熱冷，卻導(dǎo)致均勻冷凍，由此產(chǎn)生的冰晶下降，雨雪便從云層中落下。莫伊斯耶夫表示，這項(xiàng)研究將有助于推進(jìn)了解冰層、混合相云及云層中的降水形成、降水在混合相云中的作用，以及導(dǎo)致雨水強(qiáng)度增加的過(guò)程，而且這種現(xiàn)象不可能對(duì)天氣產(chǎn)生太大影響。

（本文選自：知識(shí)窗 2019年12期）