飛機改變航線能夠減少凝結尾跡從而幫助地球降溫

此前， 有一些研究得出結論， 只需要對一小部分飛機的飛行路線進行微小調整， 就可以有意義地減少全球變暖造成的影響。現在， 一篇新論文發現， 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，這些物質會在大氣中特別寒冷、潮濕、易結冰的地方產生一種名為“凝結尾跡”的薄云。

當大量航班經過這些區域時，這些凝結尾跡可以形成卷云，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。

據估計，在航空業對氣候變化造成的總體影響中，這種卷云形成現象可能占比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%的凝結尾跡是由2%～10%的航線產生的。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果，這源自于三者之間的一項研究合作。

他們利用衛星圖像、天氣數據、軟件模型和人工智能預測工具，引導飛行員在飛機可能產生凝結尾跡的區域上方或下方飛行。

美國航空公司在6個月內的70次飛行中使用了這些工具，隨后的衛星數據表明，與未改變航線的航班相比，它們的凝結尾跡總長度縮短了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。

近期發表的一篇新論文探討了這一問題，研究人員將優化飛行軌跡的商業工具與航班模擬工具相結合。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和國際航班數據。

在這些模擬中，研究人員發現，將凝結尾跡的變暖效應減少73%，僅使燃料成本增加0.11%，總體成本增加0.08%，這是數萬次飛行的平均值。

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

“很明顯，在增加燃料和減少有害尾跡之間存在著權衡。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之一。”

該論文的合著者、突破能源公司凝結尾跡團隊主任馬克·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期的要少得多。”

他說，航空公司也可以使用這種商業軌跡工具來做出平衡成本和氣候目標的決策。

例如， 當調整航線的成本特別高時，它們就可以繼續使用會形成凝結尾跡的航線。

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。

還有其他減少凝結尾跡形成的方法，包括改用不同類型的燃料或繼續開發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尾跡相關的變暖影響，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，這將是減少航空業對氣候影響的最便宜、最快速的方法。它看起來很有希望。”

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，因為開發和實施可持續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、完善和設計能夠可靠預測飛機尾跡何時何地形成的系統，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。

這種冷卻效應的損失必須計入任何凈（氣候）收益的計算中。或者，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。

當我們權衡應該更關注短期還是長期變暖時，這就變成了一個更棘手的問題：不產生凝結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，才能發揮其全部的變暖效應，而且它們可能持續存在數百至數千年。

至少，這項新的研究發現，即使考慮到額外的溫室氣體，減少凝結尾跡也會在20年～100年內減少凈變暖影響，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，但如果監管機構不去強迫航空公司，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，研究已經表明，避免形成凝結尾跡的航線可以“以比大多數其他氣候干預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“應該成為未來幾年航空業的主要關注點之一”。 （綜合整理報道）（策劃/小美）