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那福忠,網路作者。
   
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  July 07, 2019  美麗的長尾雲霧之後
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噴射機在晴空劃過,畫出美麗的長尾雲霧,殊不知確讓地球溫度升高。
Photo by Juhasz Imre from Pexels

   噴射機在晴空劃過,畫出美麗的長尾雲霧,隨著飛機的飛行方向,織構出一幅動人的圖畫。這些雲霧,是機尾凝結廢氣的軌跡 (Contrail),又俗稱為「飛機雲」。飛機引擎排出廢氣,包括水氣與煤煙,飛機雲的形成是由結冰的水氣,加上煤炭顆粒的「成核點」(Nucleation Site) 助力,形成的冰結晶。另外當翅膀遇到壓力與溫度快速下降的時候,周圍的濕氣會在翅膀尖端產生窩流,製造類似機尾軌跡的飛機雲。

   飛機雲隨著飛機的動向可以點綴單調的天空,但有潛在的徘徊不散特質,會形成「卷雲」 (Cirrus)。我們知道,地面上多餘熱能以紅外線的方式流向太空,使地面的溫度降低,但卷雲卻擋住了去路,把這些釋放出來的熱能陷在大氣層,增加了地球暖化。而我們坐的飛機,卻製造了「人工卷雲」。

   德國航天中心氣象物理學院的 Lisa Bock 與 Ulrike Burkhardt 兩位學者,六月底在「氣象化學與物理」期刊發表的一篇研究報告,說飛機雲對地球暖化的影響,本世紀中葉會增加三倍。兩位學者提出航空業排放 CO2 以外的環保因素,飛機雲卻被忽視,甚至聯合國即將提出的「國際航空碳抵銷計畫」也未包含進去。

   為了彰顯這個人工卷雲可能造成的衝擊,兩位學者用了一個特殊的氣象模型,來計算飛機雲形成的卷雲,到本世紀中葉對環境的影響。他們從 2006 年算起,假設 2050 年空中交通會增加 4 倍,同時也預期燃料與引擎效率的提升,會改變飛機的設計,讓飛機飛得更高。但飛的越高,特別是在熱帶上空,越容易形成卷雲。

   模型運算的結果,估計 2050 年卷雲的「輻射效應」是 2006 年的 3 倍,同時也預估飛機雲對環境的影響快於飛機 CO2 的排放,因為燃料的改善使效率提升,排碳量可能降低,因而減少成核點、減少飛機雲的形成。

   以目前空中交通的數量,所產生對氣候影響的輻射效應為 49mW/m2,到了 2050 年假設空中交通量增加 4 倍,則輻射效應增加到 160mW/m2, 2050 年如果燃料排碳煤量減少了 50%,輻射效應則可降低到 137mW/m2。而那時飛機排放 CO2 所產生的輻射效應預估為 24 - 84 mW/m2,遠低於飛機雲。

   [註]:輻射效應(Radiative forcing),或稱為輻射驅動力,是指地球吸收的日照(太陽光)能量,與輻射回太空的能量之間的差距,以在對流層頂單位面積的能量來計算,mW/m2 指千分之一瓦/平方米。

   這一模型運算結果,Ulrike Burkhardt 說,主要的影響在飛行大氣層的溫度升高,與自然雲型的改變,至於雲型的改變對地面溫度與降雨的影響,仍不十分明確。另一位學者 Lisa Bock 補充說,飛機製造的卷雲對整體氣候的影響,仍有許多不確定的地方,特別是對地面的氣溫,但讓大氣層的溫度升高,則極為明確。

   研究人員又發現,北美洲與歐洲空中交通的頻繁的上空,飛機形成的卷雲最多,亞洲空中交通頻繁的地區,卷雲的形成也會漸漸跟上。有建議飛機繞過受影響地區飛行,但顯而易見航線設計複雜,又增加排放廢氣,得不償失。

   英國 Leeds 大學氣象物理教授 Piers Forster,強調了德國兩位學者的研究,說需要基本的解決方式,例如低飛、慢飛,即可減低飛機雲的形成,又能減少廢氣的排放。但到最後,我們是不是要坐火車,或者留在家裡不出門。





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