別小瞧這種云，它是全球變暗的原因之一
飛機玩弄起云來，那可是花樣百出。每一種飛機云的背后，其原因機制各不同，而有一種云，它被認為是全球變暗的原因之一。
9.11帶來的機會
2001年“9.11”襲擊事件發生后，當全美大多數人還處在悲痛中時，有一個人卻滿懷激動地忙于一項極其重要的研究，對于他來說，這種研究機會以后恐怕不會再有了。當然，他也不希望有。
全球變暖效應，大家已經聽得太多。然而，另一種效應很多人卻不知曉，這就是“全球黯化”，你可以通俗地把其理解為“全球變暗”。
簡單地說，全球黯化就是地球接受到的太陽輻射減少了。
有一種實驗，專家們已經重復地干了超過100年，這就是監測蒸發速率的變化。過去，農民和農場主，為了知曉他們農作物到底需要澆多少水，所以這種實驗是必要的。
監測蒸發率的儀器
在每一天的一個固定時間，把水加滿到上圖大盆中一個固定位置，因為蒸發量每天都不一樣，故每天加入的水量也就不一樣，而水量的多少很容易統計，于是，水量的變化也就代表了蒸發率的變化。
上世紀90年代，歐洲、北美以及以色列和中國的專家們發現了一個怪異的現象，即蒸發的速度正在下降。在過去的30年中，減少的蒸發量相當于上圖大盆中10厘米厚的水。
這很反常，按理，因為全球變暖效應，氣溫升高，蒸發速度應提升才是。而事實卻相反，經過研究，人們發現，影響蒸發速度的因素，氣溫只是其中一，而陽光才是主要因素。輻射到地面的陽光減少，所以蒸發速度變慢。這是全球黯化的證據之一。
而在早前，專家們其實也注意到了這種現象，這是對太陽輻射的直接檢測。上世紀80年代，以色列和荷蘭的專家分別獨立研究，但都同時顯示，雖然世界各地的跡象都在表明全球正在變熱，但陽光的總量卻在明顯減少。全球黯化的速率在各地有所不同，但平均值約為每10年減少2-3%。這種減少的趨勢直到上世紀90年代早期才開始有所逆轉。
一個意想不到的原因
人們普遍認為，汽車、工廠，還有火山噴發帶來的各種煙塵，以及其他各種大氣污染是全球黯化效應的主要成因。這很好理解，比如霧霾的長期存在會導致輻射到地面的陽光減少。而令人意想不到的是，飛機在高空飛行時形成的凝結尾也被認為是全球黯化的原因之一。
客機在高空產生的凝結尾
客機的凝結尾（圖片來自Kent Wien）
1989年兩架F-15鷹式戰斗機攔截逼近兩架蘇聯米格-29時，拍攝到的飛機凝結尾（圖片來自Kevin L. Bishop）
飛機的凝結尾通常在海拔8000米以上的高空出現，那里的溫度低達-36.5℃以下。
碳氫燃料燃燒后，其主要產物是二氧化碳和水蒸氣，若只是這些，凝結尾難以形成，因為水滴和冰晶的形成需要凝結核。而飛機發動機排放的廢氣中恰好還含有大量的微粒，低氣溫讓水蒸氣在微粒上凝結，變成微小的水滴或者冰晶，凝結尾就形成了，這是一種人造云。
某型號客機的凝結尾
空客A380和A340在高空互相超車的過程中拍攝到的凝結尾
NASA和其他機構的研究顯示，凝結尾形成后不久只有數十米寬，然而漸漸地，它會擴散到數公里的寬度，最終，它會變成類似于天然的卷云和高積云密布天空。
凝結尾逐漸變成卷云（圖片來自美國環保局）
衛星圖片顯示了飛機凝結尾擴散的過程
很早之前，科學家們就推測，飛機的凝結尾會對氣候造成影響，而這主要體現在白天時，天空密布的凝結云擋住了部分太陽輻射，它是全球變暗的原因之一。而晚上呢，它擋住了來自地面的輻射，起到一種保溫的作用。
雖然科學家們是這樣推測的，但是，要證實起來卻難如登天。
直到9.11發生后，美國一位叫做DavidTravis的氣象學家這才逮到了機會。2001年9月11到9月13這三天，整個美國上空禁止所有商業飛機飛行，這是美國的天空數十年來最清凈的3天。
Travis發現，這3天的氣候異常晴朗，但這說明不了什么，晴朗的天氣經常有，然而，他發現了一個本來變數很小，而現在卻變化很大的參數。這就是白天最高氣溫和夜晚最低氣溫的變化。
在那3天的時間里，美國的白天變得更熱，夜晚變得更冷。測量顯示，那三天在沒有飛機云的情況下，氣溫的變化范圍比之前直接加大了1攝氏度以上。這是統計了美國4000個以上測量站和48個洲得到的結果。這種變化起伏在過去30年中是最大的。
每天10萬架次飛機
然而，也有專家認為，9.11全美禁飛那三天，氣溫的變化主要是來自異常天氣而非飛機帶來的凝結云。可是，為什么那3天天氣異常？這也難以解釋。
根據《每日郵報》引用世界銀行數據庫的一項報告顯示，早在2014年，全球航班總數就高達3650萬架次，也就是說平均每天約10萬架次，這還是沒有考慮到各國戰斗機、軍用運輸機等的飛行數據，如果全部統計出來，我們將會發現，全球每天在空中飛行的飛機數量是一個龐大的數字。
圖為國外某網站服務統計出的美國感恩節那天，全美上空某時刻飛行的飛機
在假日，美國白天任意時刻飛行的飛機數量超過5000架，這么多客機在高空飛行，要說它們對氣候沒有一丁點兒影響，恐怕很難說通。
黯化與變暖的矛盾
地球接收到的太陽輻射減少，原因當然不在太陽上，而是全球黯化效應帶來的。但陽光減少，氣溫降低，這跟觀測到的全球變暖效應是背道而馳的。怎么解釋這種矛盾？
專家們認為，因為全球黯化的存在，人們或許大大低估了全球變暖效應。也就是說，若沒有全球黯化，那么全球變暖效應將更加顯著。
最后，我們說，海量的客機在高空留下的人造云是全球黯化可能的原因之一，但絕不是說，它是最主要的原因，而是說，因為9.11，它提供了其中一個可能的證據。造成全球黯化最主要的原因還是來自其他更大量的空氣污染。
英國BBC拍攝了一部關于全球黯化的紀錄片，有興趣者不妨找來看看。
出品：科普中國
制作：寒木釣萌
監制：中國科學院計算機網絡信息中心
“科普中國”是中國科協攜同社會各方利用信息化手段開展科學傳播的科學權威品牌。
本文由科普中國融合創作出品，轉載請注明出處。
- 發表于 2016-10-13 00:00
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