白白長長的療癒飛機雲，竟然會加劇全球暖化？

• 文／nerdy　半吊子的科學狂熱者，投稿是種消遣。

根據歐盟的資料，飛機的廢氣排放約占了全球二氧化碳排放總量的 2% 以上²。聽起來很驚人嗎？飛機對於全球暖化的影響可不只如此。其實，每當我們仰望天空，看到的一條條飛機雲，也是加劇全球暖化的因子之一！

飛機雲怎麼來？水滴凍結成冰晶

近年的研究指出，飛機雲的形成與飛機排放廢氣後的冷凝現象有關³。

當飛機飛行於距地面 8 公里，攝氏 -40 度的環境下時，飛機所排放出的水蒸氣快速冷卻，並以排放氣體中的煤煙粒子 (soot particles) 及氣膠粒子 (aerosol particles) 作為晶核 (nuclei) 凝結成水滴。不過，由於液態水在這種大氣條件下並不能穩定存在，所以這些水滴接下來很快便會結凍成冰晶，成為我們所看到的飛機雲。

飛機雲的形成過程，可以看到小水滴會很快地成為冰晶。圖／研究圖片

飛機雲與全球暖化，到底有什麼關係？

飛機雲能反射來自外太空的太陽輻射，使大氣層冷卻，卻也會阻礙地表輻射離開地球，造成暖化效應。但由於冷卻效應只會發生在白天，而暖化效應卻隨時都在發生，最終，飛機雲將會導致暖化。

此外，在冰的過飽和條件下，大氣中的水汽壓高於冰的飽和蒸氣壓，飛機雲會隨著時間慢慢擴散開來，最久可在大氣中持續存在長達 18 個小時⁴，並反射更多的地表輻射，這個過程所導致的暖化效應不亞於飛機的廢氣排放。

倫敦帝國學院 (Imperial College London) 的 Marc Stettler 所帶領的團隊分析日本空域的航班數據後發現：

絕大多數由飛機雲造成的暖化效應來自於 2% 的航班，其中大部分是下午的航班。

他們認為這可能是因為隨著太陽逐漸西沉，飛機雲造成的暖化效應逐漸大於冷卻效應，且暖化效應會一直持續到晚上。

隨著太陽逐漸西沉，飛機雲造成的暖化效應更劇。圖／flickr

飛低一點，就能讓進入大氣的輻射能少一點

研究人員為此想了一些對策。首先，他們引用了過去一些相關研究的指標，來衡量飛機雲對氣候的影響程度 ——「能量驅動力」(energy forcing, EF, in unit of J)。EF 值為正，表示進入大氣層的輻射能較多，EF 值為負，則表示離開地球的輻射能較多。

一般來說，某航班單位飛行距離的 EF 值介於 -4~24×10⁸ J m^-1，平均值為 0.25×10⁸ J m^-1。

而為了減輕飛機雲所造成的暖化效應，研究人員希望能減少飛機雲的產生，盡可能地降低 EF 值。

在其中一個方案中，他們找出佔日本空域總 EF 值 80% 的那些航班，並調整那些航班的軌跡（主要是飛行高度），以改變飛機周圍的大氣條件，使該航班製造的飛機雲減到最少、EF 值降到最低，再計算調整後整體 EF 值下降多少百分比以及燃料消耗量的變化。

結果顯示，只需要改變 1.7% 的飛行高度，便能夠減少 59.3 % 的 EF 值，且燃料消耗量只增加了 0.014%。此外，其他的方法，像是更換飛機引擎種類，也可降低 EF 值達 68.8%，假如將這兩種方法搭配使用，甚至可降低 91.8% 的 EF 值。因此，研究人員認為，如果將這個方法付諸實踐，將能立即減輕航空業所造成的暖化效應。

找不到飛機雲？別難過，世界某處或許正有好事發生。圖／pxfuel

雖然我們不知道研究人員提出的方法會不會正式施行，但如果有一天，我們仰望天空，再也找不到一條條療癒的飛機雲，不用難過，這表示說不定正有好事在這個世界的某處發生。

參考資料

1. 本文部分編譯自 Jet Altitude Changes Cut Climate-Changing Contrails
2. Reducing emissions from aviation
3. Formation and radiative forcing of contrail cirrus B. Kärcher, Nat. Commun. , 9, 1, 1–17 (2018)
4. Mitigating the Climate Forcing of Aircraft Contrails by Small-Scale Diversions and Technology Adoption R. Teoh et al., Environmental Science & Technology, 54 (5), 2941-2950 (2020)

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