航空業新發現 只要微調飛行高度 就能大幅減少飛機雲、降低暖化效應 | 環境資訊中心

航空業新發現 只要微調飛行高度 就能大幅減少飛機雲、降低暖化效應

2020年02月19日
環境資訊中心綜合外電;姜唯 編譯;林大利 審校

英國獨立報報導,根據倫敦帝國理工學院(Imperial College London , ICL)發表在《環境科學與科技(Environmental Science & Technology)》的新研究,只要微調飛機的飛行高度,就可以大幅降低航空業的氣候成本。

飛機雲,也就是跟在飛機後面產生的白色雲霧狀軌跡,暖化作用比飛機本身排放的二氧化碳更強。但是新研究發現,只要將飛行高度改變1.7%,即大約2000英尺(610公尺),可減少近60%的飛機雲。若再加上使用更乾淨的引擎,可減少高達90%的飛機雲暖化效應。

只要微調飛機的飛行高度,就可以大幅降低航空業的氣候成本。照片來源:Transport Pixels(CC BY 2.0)

「根據我們的研究,微幅調整飛行高度可以顯著降低飛機雲的暖化效應,快速減少航空業對氣候的整體影響。」研究第一作者、ICL工程學院資深講師史塔勒(Marc Stettler)博士說。

當飛機排出的廢熱與大氣中較冷的低壓空氣接觸時,會產生凝結現象。水分隨後凝結在飛機排放出的黑色碳顆粒上,形成天空中常見的飛機雲。儘管大多數飛機雲幾分鐘後就會消失,但有些飛機雲會擴散並與其他飛機雲結合,形成「凝結尾卷雲[1](contrail cirrus)」,可以停留長達18個小時。

這些較大的凝結尾卷雲會產生「輻射驅動力[2](radiative forcing)」,其中地球發射的輻射與地球接收來自太陽的輻射,兩者間的平衡被破壞,導致地球暖化與氣候變遷。

雖然有研究顯示,這個過程的暖化效果與二氧化碳一樣強,但是二氧化碳在大氣中存在了數百年,飛機雲的影響時間相對短暫,比較容易解決。飛機雲只會在大氣中濕度較高的一段高度形成並停留,而這個範圍並不厚,因此理論上來說,只要微幅調整飛行高度,就可以大幅減少飛機雲的產生。

飛機雲會擴散並與其他飛機雲結合,形成凝結尾卷雲。照片來源:jpmm(CC BY-NC-ND 2.0)

ICL主導的這份研究運用從日本領空得到的數據,發現80%的輻射驅動力來自2%的航班。透過模擬,將這些飛機的飛行路徑提高或降低2000英尺(610公尺),便可以將輻射驅動力降低59%。研究人員說,雖然改變飛行高度會多消耗一些燃料,但遠低於減少飛機雲所能減少的暖化效應。

史塔勒博士建議,只需改變少數飛機的飛行路線,就可以避免二氧化碳排放量大幅度增加。「我們注意到,釋放到大氣中的任何額外的二氧化碳都會對影響氣候,效應可延伸到未來幾個世紀。因此,我們還計算出,如果僅針對不會釋放額外二氧化碳的航班去調整飛行高度,仍然可以減少20%的輻射驅動力。」

研究人員也建議將這種方法搭配更高效的引擎技術,可以降低輻射驅動力危害多達90%,因為高效率的引擎可以減少碳粒的排放。

氣候行動者們越來越強調必須解決航空業的碳排問題。德國大氣物理研究所的研究人員去年計算出,到2050年,飛機雲相關的暖化效應將增加兩倍。

但是聯合國國際民航組織(ICAO)推動的「國際航空業碳抵換和減量機制(Carbon Offsetting and Reduction Scheme for International Aviation, CORSIA)」,並未考慮航空業對氣候的非二氧化碳影響。

註釋:

[1]依據世界氣象組織的定義,如果飛機雲能夠存續10分鐘以上,就會被歸類為卷雲(Cirrus)的一種,稱為人造卷雲(Cirrus homogenitus),平常看到的那些絲縷狀、分散的雲就是卷雲。如果依照能不能維持線狀的能力來分類的話,則可分類為「持久尾跡(persistent contrails)」以及隨著時間過去逐漸擴散的「凝結尾卷雲(contrail cirrus)」。(來源: CASE報科學

[2]輻射驅動力(radiative forcing, RF)是研究氣候變遷時一個指標,一般指的是特定因子影響使得對流層頂產生的能量失衡,當這個值為正的時候,代表地球整體的能量增加,連帶影響的便是氣溫的上升,當這個值為負的時候,便代表地球喪失能量,處於冷卻的時期。溫室氣體便具有正值的RF,因為溫室氣體吸收地表輻射出的紅外線,增加了留在地球的能量。(來源: CASE報科學

作者

姜唯

如果有一件事是重要的,如果能為孩子實現一個願望,那就是人類與大自然和諧共存。

林大利

於特有生物研究保育中心服務,小鳥和棲地是主要的研究對象。是龜毛的讀者,認為龜毛是探索世界的美德。