[ 返回 EurekAlert! 中文 ] 公开发布日期: 2011年07月01日
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新的研究显示,飞机会影响局部的天气

不经意的云种播散可增加大机场附近的降水量

(上图)照片为在2007年1月29日面向西观察到的飞机引起的孔洞,由Jafvis提供。 (下图)彷雪幡状云在冰形成60分钟后进入云层。欲了解更多信息,请参见手稿中的图3。

点击此处获得更多信息。

当飞机穿过云层时,它们常常会给那些含有超冷水(即那些虽在冰点以下但仍然维持在液态的水)的云层钻打孔洞。现在,研究人员说,这种现象会导致世界上大机场周围降雪量的增加。

这种效应类似于云种散播;人们在过去用云种散播来影响来自某个云层的降雨量。但是,新的研究显示,无数的私人和商业航班在穿越云层的时候一直在钻打洞孔和挖沟槽,甚至在不知情的情况下会影响飞机下方的降雪量和降雨量。

这项研究刊登在7月1日刊的《科学》杂志上;《科学》杂志是由非营利的科学协会AAAS出版的。

在本科研报告中所描述的无意中发生的云种散播效应是在超冷云层的温度在大约-10C及以下时由螺旋桨飞机的引擎叶片后方及飞机机翼上方的空气的膨胀和冷却所促成的。相关的温度下降足以自动地冰冻这些超冷的云滴并形成冰晶,而冰晶会进而将水滴冻结而持续增长。该过程进而会滚雪球般地增长(确实是滚雪球)并在可持续数小时扩展的云层中产生一个孔洞或一个沟槽,从而增加其云层下方的降雪量和降雨量。

这种现象不太可能会影响全球的气候。研究人员说,但是,由于许多大机场在冬季的时候会有低云,这可能会在将来需要更频繁地增加对飞机的除冰。由于北极和南极的机场中储存气候模型研究者使用的气象站记录,因此对这些地区的气候预测可能会受到机场附近局部天气情况的影响而发生偏差。

科罗拉多博尔德的国家大气研究中心的Andrew Heymsfield及其来自全美各地的同事对这些所谓的被钻打孔洞或沟槽的云的卫星画面进行了详细的研究,并进而用天气预报的电脑模型来模拟这些云的成长和演变。研究人员得出结论,许多不同类型的私用或商用螺旋桨飞机和喷气式飞机可在超冷的云中产生冰晶和孔洞,而这些云会进而扩散并诱导云中和云下的雪的生成。

这种由飞机诱发的多孔的云盖已经纪录在案几十年了,它们有时会被误为火箭发射或U.F.Os,就像是引发了各种猜测和阴谋论的在2009年悬浮于莫斯科上方的飞碟样云朵。

Heymsfield说:“一架飞机是否会在云层中制造一个孔洞或沟槽取决于它的飞行轨道。当它们攀升通过一个超冷的云层时,它们只能产生一个孔洞。但是,当它们平飞通过云层时,它们就会产生长长的沟槽。”

据该项新研究披露,这些超冷云层可在多达5-6%的时间内在世界各大机场的62英里(100公里)之内被发现。当飞机穿过这些云层时所发生的云种散播效应显然在地球的极地区域要更为明显。

为了得出这些结论,Heymsfield和他的团队分析了2007年1月29日时悬浮在德州上空的一个有洞云盖的20幅卫星画面。该云层中的孔洞在4个多小时中一直可被看见,其长度会增长到62英里(100公里)以上。

研究人员接着查找了那一天在美国联邦飞行局归档的飞机飞行资料以弄清楚是何种飞机曾经飞行经过该高度在4.3至5英里(7至8公里)的区域。他们发现了数种能够产生这种孔洞和沟槽的不同的飞机,它们有大型的喷气客机、军用飞机到小型的涡轮螺旋桨飞机和私人的单引擎喷气飞机。

Heymsfield说:“某架飞机的螺旋浆推动着飞机后的空气,并在螺旋桨叶片的尖端周围产生冲刺力。这种冲刺转而将螺旋桨后的空气降温多达30摄氏度,使得云滴冻结并在螺旋浆后留下一连串拖拽其后的小冰颗粒。”

飞机是通过移去其机翼上方的空气而导致机翼上方的空气压力低于机翼下方的空气压力并进而产生令飞机抬升之力。Heymsfield说:“这也使得机翼上方的空气扩展和冷却约20摄氏度,这种情况在喷气式飞机的速度时会更加明显。由于这种冷却作用,机翼后方会产生一连串的冰。”

在云中,空气气温常常徘徊在约-10摄氏度。但是,如果没有粉尘或冰晶(这些都是可被用作启动冰冻过程之核的固态颗粒),云中的水可保持在液态的超冷状态,直到约-40摄氏度。这种现象形成了在1960年代开始的云种散播操作的基础:通过向云中植入固态颗粒,研究人员可在比-40摄氏度更暖的温度下启动对这一超冷水的冰冻过程。

Heymsfield说:“如果在同一云层中存在着超冷水滴和冰颗粒,这些小水滴会挥发到空气中,并进而凝结在冰颗粒的表面。这种冷凝产生了潜热并增加了冰块的表面温度。这转而在云层中产生了某种浮力并在云中产生了此前一直很弱或不存在的向上运动。这一过程可从此发生级联反应。”

研究人员报告说,世界各地往来于机场的飞机会以这种方式无意地进行云种播散以产生其下方更多的降雪,如果这些云层海拔低的话,还会令其下方的地面有更多的降雪。通过在云盖中钻打孔洞或挖掘沟槽,私人或商用飞机可能会造成各大机场附近降雪量的增加。

对Heymsfield来说,这一科学研究令他激动。他说:“这一研究的最令我感兴趣的部分是其物理学,以及这些孔洞的产生和扩散现在可被解释的这一事实。”

“现在我要去维尔京群岛去研究那里的更多的热带云盖。”

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这一由Heymsfield等人所撰写的报告是由国家大气研究中心、NASA资金以及FAA的飞行气候变化研究创制案所资助的。

美国科学促进会(AAAS)是世界上最大的综合科学协会。它是《科学》杂志(www.sciencemag.org)和《科学-转化医学》(www.sciencetranslationalmedicine.org)以及《科学-信号转导》的出版机构。美国科学促进会成立于1848年,它包括了近262个科学协会和科学院,其服务的对象有1000万人。《科学》拥有世界上任何同侪审议的综合性科学杂志中的最大的付费发行量,估计其读者总人数有1百万人。非营利的美国科学促进会(www.aaas.org)对所有人开放,并通过科学政策新方案、国际性计划、科学教育及其它等来履行其“促进科学及服务社会”的使命。如欲阅读最新的科研新闻,请登录科学新闻网页EurekAlert! www.eurekalert.org 以及EurekAlert!中文版 www.chinese.eurekalert.org。这是美国科学促进会提供的一项服务。



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