消除飞机留下的长“尾巴”

文/方陵生

没有什么比仰卧在暖洋洋的草地上，看着天上的云彩飘过更让人赏心悦目的了。小时候，我们喜欢在云海中发现动物和城堡的轮廓，成年后的我们更喜欢在慢慢飘过的蓬松云朵中获得心灵上的宁静和安慰。但云彩真的如此美好而无害吗？飞机在天上飞过产生的尾迹可形成纵横交错的条纹状云彩，那似乎是天空中的一道美丽景观。但我们现在知道，飞机尾部产生的这些凝结痕迹（被称作尾迹云、航迹云或飞机云）会对全球变暖产生重大影响。科学家正在寻求有效的解决方案，希望将尾迹云从天空中完全抹除。

加剧气候变暖

云层对气候的影响非常微妙，它们既能反射高空照射下来的阳光，同时又能捕获地面升腾上来的热量，前者产生冷却效果，后者产生变暖效应。尾迹云与普通的云不同，它是人工造成的卷云，一种在高海拔处形成的冷凝水汽。人们早就认识到，尾迹云对气候的变暖作用比冷却作用更为显著。最新证据表明，它们对气候变暖的影响甚至超过了喷气发动机燃料产生的二氧化碳的影响。

二氧化碳等温室气体可以在大气中滞留数百年之久，而尾迹云在空中停留的时间很短，最多只有几小时，但是航空业的迅速发展导致越来越多的尾迹云布满天空，确实构成了一个不可忽视的问题。新冠病毒的暴发遏制了空中交通日益繁忙的发展趋势，航空旅行乘客从2019年的45亿人次锐减到了2020年的18亿人次。但一旦疫情得到控制，航空旅行恢复正常，空中交通的流量显然还会迅速飙升。

后视镜观察

除了气候因素，还有其他原因让人们被尾迹云困扰。20世纪50年代，美国派遣U-2型高空间谍飞机飞越苏联上空，这种飞机能够飞到超过20000米的高空，但一条明显可见的尾迹云会出卖其行迹。

总体来说，大气湿度随着海拔的升高而降低，但由于局部天气状况的不同，大气层中会形成湿度高低不同的分层。这意味着间谍机只要适当调整飞行高度，就有可能避免形成尾迹云。唯一的问题是，飞行员通常无法知道其飞机后面是否留有尾迹云。最终美军找到了简单的解决办法：在飞机的驾驶舱内装上一个后视镜。这样飞行员可以看到飞机身后的尾迹云，随时调整飞行高度。

如今，出于对气候环境的忧虑，飞机尾迹重新成为人们关注的焦点，但当年的低技术含量解决方案在当代繁忙的空中交通中显然是行不通的，并没有实用价值。人们正在寻找更好的解决方法，航空发动机显然是一个很好的切入点。

发动机换代

今天大多数飞机的喷气发动机采用单环形燃烧室，只有一个环形燃烧器。少数发动机采用双环形燃烧室，即有两个环形燃烧器，这样燃料燃烧更彻底，产生的烟尘也更少。这意味着飞机排放到大气中的凝结核较少，不易形成云。研究发现，采用双燃烧室发动机可将飞行尾迹的气候影响减少60%以上。

但是，要将世界上所有的航空发动机升级换代是一项耗资巨大的工程，短期内实现这一目标是不现实的。还有一个可以迅速见效的方法。这就要回到美军采用过的将飞行高度调整到低湿度云层中的方法，但用来导引飞行高度的将会是更先进的技术，而非低技术含量的后视镜。

实时预测

初步设想是，利用实时大气模型预测最佳低湿度大气层高度为飞机导航。一家英国公司开发了覆盖全球海拔18000米以内大气层的科学模型，通过人工智能对气象数据进行实时处理。从理论上说，这是一种有可能为飞机减少尾迹进行导航的有效途径。该公司正在与阿联酋航空公司合作，对这一方法进行测试。

美国麻省理工学院创建了一种算法，可预测尾迹云可能形成的高度和位置。该校正在与一家美国航空公司合作，寻找消除尾迹云，特别是长尾迹云（不易消散的尾迹云）的方法。相关研究人员指出，避开容易产生长尾迹云的空域，可能会在未来几年内迅速将航空业对气候的影响降低80%左右。

完全消除天空中的飞行尾迹，也许还需要一些时间。在实现这一目标之前，在晴朗的日子里，抬头仰望飞机掠过天空，它身后长长的束状尾迹云时时在提醒我们，地球气候正慢慢地持续变暖。

本文选自《科学画报》

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