Инверсионные следы в голубом небе напоминают нам о ежедневном воздушном движении и его влиянии на климат. Однако эффект инверсионных следов на климат до сих пор изучен лишь частично. Предполагается, что они оказывают преимущественно согревающий эффект.
Исследователи из Forschungszentrum Jülich и университетов Майнца, Кёльна и Вупперталя выяснили, что 80% всех долгоживущих инверсионных следов образуются не в безоблачном небе, а внутри уже существующих естественных ледяных облаков, известных как перистые облака.
Влияние на климат этих встроенных инверсионных следов до сих пор практически не исследовано. Однако исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, даёт новое понимание и может повлиять на планирование климатических оптимизированных маршрутов полётов в будущем.
Инверсионные следы образуются, когда горячий выхлопной газ из двигателя самолёта смешивается с холодным воздухом на высоте около 10 километров. В сухом воздухе большинство инверсионных следов быстро рассеиваются. В холодном и влажном воздухе они могут сохраняться в течение нескольких часов и превращаться в обширные перистые облака.
Перистые облака — это высокие, тонкие ледяные облака на высоте от 5 до 12 километров, которые часто выглядят как нежные, тонкие вуали в небе. До сих пор исследователи предполагали, что долгоживущие инверсионные следы образуются в основном в ясном небе, где они оказывают согревающий эффект. Однако новое исследование показывает, что они в основном образуются внутри естественных ледяных облаков. Климатические последствия этого пока мало изучены.
Что показало исследование: перистые облака, образованные из инверсионных следов (известные как перистые следы от инверсионных следов), оказывают большее общее влияние на климат, чем прямые выбросы CO₂ от воздушного движения. Они удерживают часть тепла, излучаемого Землёй в атмосфере, способствуя тем самым глобальному потеплению.
Согревающий или, в некоторых случаях, слегка охлаждающий эффект зависит от окружающих условий. Если перистые следы от инверсионных следов образуются в ясном небе или в тонких ледяных облаках, они обычно усиливают согревающий парниковый эффект: солнечный свет проходит через относительно тонкие ледяные облака, поглощается Землёй, а полученное тепло затем удерживается ледяным облаком, как одеялом, — дополнительно нагревая атмосферу. Если же они возникают в очень плотных облаках, где солнце едва видно, солнечный свет отражается облаком и едва достигает поверхности Земли — преобладает охлаждающий эффект.
Процессы, которые происходят, когда инверсионные следы накладываются на естественные перистые облака, и их влияние на климат, всё ещё плохо изучены.
«Наши результаты показывают, что нам нужно более дифференцированно подходить к оценке климатического воздействия инверсионных следов в будущем», — говорит профессор Андреас Петцольд из Института климата и энергетических систем — тропосферы (ICE-3) в Forschungszentrum Jülich.
Профессор Мартина Крамер из отдела Института стратосферы (ICE-4) добавляет: «Если большинство долгоживущих инверсионных следов образуются внутри естественных облаков, возможно, будет более эффективно планировать климатически приемлемые маршруты полётов не только в зависимости от ясного неба, но и с учётом существующих структур ледяных облаков».
Для исследования учёные из Юлиха и их университетские партнёры использовали данные измерений температуры и водяного пара, собранные коммерческими самолётами над Северной Атлантикой в период с 2014 по 2021 год.
Эти самолёты являются частью европейской исследовательской инфраструктуры IAGOS (In-service Aircraft for a Global Observing System), которая частично координируется Forschungszentrum Jülich. Самолёты IAGOS оснащены приборами, которые непрерывно регистрируют данные об атмосфере во время регулярных полётов — уникальная возможность глобального масштаба.
Результаты исследования включены в текущие международные мероприятия Всемирной метеорологической организации (ВМО), Международной организации гражданской авиации (ИКАО), Европейского агентства по безопасности полётов (EASA) и авиационной отрасли.
Цель — разработать устойчивую стратегию планирования полётов для снижения климатического воздействия инверсионных следов в будущем путём более климатически ориентированного планирования маршрутов полётов. Самолёты IAGOS будут продолжать играть ключевую роль в оценке таких стратегий в будущем.
Предоставлено Центром исследований в Юлихе.