По словам исследователей, это в сочетании с более чистыми авиационными двигателями может снизить вред, наносимый климату от инверсионного следа, до 90 процентов. Ведущий автор доктор Марк Стеттлер из Департамента гражданской и экологической инженерии компании Imperial сказал: «Согласно нашему исследованию, изменение высоты небольшого количества полетов может значительно снизить влияние авиационных инверсионных следов на климат. Этот новый метод может очень быстро снизить общее воздействие авиационной отрасли на климат."
Исследование опубликовано в Environmental Science & Technology.
Загадка инверсионного следа
Когда горячие выхлопные газы самолетов встречаются с холодным воздухом с низким давлением атмосферы, они образуют в небе белые полосы, называемые «следами конденсации» или инверсионными следами.
Пары инверсионного следа включают частицы черного углерода, которые образуют поверхности, на которых влага конденсируется с образованием частиц льда.
Мы видим этот конденсат как пушистые белые полосы.Большинство инверсионных следов длятся всего несколько минут, но некоторые распространяются и смешиваются с другими инверсионными следами и перистыми облаками, образуя «инверсионные следы», которые сохраняются до восемнадцати часов.
Предыдущие исследования показывают, что инверсионные следы и облака, которые они помогают формировать, оказывают такое же тепловое воздействие на климат, как и совокупные выбросы CO2 от авиации, из-за эффекта, известного как «радиационное воздействие». Здесь нарушается баланс между излучением, приходящим на Землю от солнца, и теплом, излучаемым с поверхности земли, уходящим в космос, вызывая изменение климата.
Ключевое различие между СО2 и инверсионными следами заключается в том, что, хотя СО2 будет воздействовать на атмосферу в течение сотен лет, влияние инверсионных следов непродолжительно и, следовательно, может быть быстро уменьшено.
Теперь д-р Стеттлер и его коллеги использовали компьютерное моделирование, чтобы предсказать, как изменение высоты полета самолета может уменьшить количество инверсионных следов и как долго они задерживаются, что уменьшит их воздействие на потепление. Это связано с тем, что инверсионные следы образуются и сохраняются только в тонких слоях атмосферы с очень высокой влажностью.
Поскольку эти слои тонкие, небольшие изменения высоты полета означают, что самолет может избегать этих областей, что приводит к меньшему количеству инверсионных следов.
Используя данные из воздушного пространства Японии, они обнаружили, что только два процента полетов ответственны за 80 процентов радиационного воздействия в воздушном пространстве.
Доктор Стеттлер сказал: «Очень небольшая часть полетов ответственна за подавляющее большинство климатических последствий инверсионного следа, что означает, что мы можем сосредоточить на них свое внимание."
Принимая во внимание скопление в воздушном пространстве над Японией, команда смоделировала, что эти самолеты будут летать либо на 2000 футов выше, либо ниже их фактической траектории полета, и обнаружила, что влияние климата инверсионного следа можно уменьшить на 59%, изменив высоту на 1.7 процентов рейсов.
Изменение траектории полета привело к увеличению расхода топлива менее чем на одну десятую процента, но, по словам исследователей, уменьшение образования инверсионных следов более чем компенсирует выбросы CO2 из-за дополнительного топлива.
Доктор Стеттлер предполагает, что их метод нацеливания только на несколько рейсов, вызывающих наибольшее воздействие на климат, – лучший способ избежать резких скачков выбросов CO2.
Он сказал: «Мы осознаем, что любой дополнительный выброс CO2 в атмосферу будет иметь воздействие на климат на столетия в будущее, поэтому мы также подсчитали, что если мы будем нацелены только на полеты, которые не будут выделять дополнительных выбросов CO¬2, мы все еще можем добиться 20-процентного снижения инверсионного воздействия."
Первый автор исследования, Роджер Теох, также из Департамента гражданской и экологической инженерии Imperial, сказал: «Наше моделирование показывает, что нацеливание на несколько полетов, вызывающих наиболее опасные инверсионные следы, а также выполнение лишь небольших изменений высоты может значительно снизить эффект. инверсионных следов глобального потепления."
Влияние на промышленность
Исследователи говорят, что сами авиационные двигатели также влияют на то, насколько опасны инверсионные следы. Частицы черного углерода образуются при неполном сгорании топлива, поэтому новая, более эффективная технология сгорания двигателя может помочь уменьшить их количество примерно на 70 процентов.
Это, в сочетании с небольшими изменениями высоты, может помочь снизить общий ущерб от инверсионного следа примерно на 90 процентов.
Затем исследователи уточнят свое моделирование, чтобы более точно предсказать характеристики и влияние инверсионных следов, а также оценить более широкие эффекты и практические аспекты стратегий предотвращения инверсионных следов, таких как изменение траектории полета.
Полетные данные были получены из Исследовательского института электронной навигации, Япония.