为什么在较低或较高的高度飞行可能减少航空旅行对气候的影响

航空旅行在全球范围内不断增长，它对气候变化的贡献也在增加。近年来，飞行的气候成本引起了公众的更多关注，甚至在一些地方导致了社会的耻辱，特别是对于本地或可避免的航班。例如，在瑞典，这被称为flygskam或“飞行羞耻”。

2018年，商业航班排放了9.18亿吨二氧化碳，约占当年人类总排放量的2.4%，但到2050年，它们的燃料使用量和二氧化碳排放量都将增加两倍。飞行耻辱可能还没有成为航空旅行的主要干扰因素，但它正在迅速引起旅行者和航空业的注意。

虽然航空旅行的减少将有助于应对气候变化，但飞行耻辱也可以通过其他战略来补充，使航空旅行更加可持续。这包括改用更清洁的可再生燃料，但一项新研究强调，还有另一种不那么明显的选择:在较低或较高的高度飞行。

飞机只需要将高度调整约2000英尺(600米)，该研究发现，由于一些航班对气候的影响比其他航班更大，只有一小部分航班需要进行任何调整。

“根据我们的研究，改变少量航班的高度可以显著减少航空尾迹对气候的影响，”帝国理工学院土木与环境工程系的主要作者马克·斯泰特勒在一份报告中说beplay体育官网电脑声明．“这种新方法可以很快减少航空业对气候的整体影响。”

在追踪中

但是为什么飞行的高度或低处会影响飞机对气候的影响呢?除了二氧化碳，许多飞机在天空中留下凝结痕迹，通常被称为“尾迹”或蒸汽痕迹。当飞机在非常寒冷潮湿的空气中飞行时，就会形成这种冰，因为飞机排出的黑碳颗粒提供了一个表面，在这个表面上，水分可以凝结成冰颗粒。我们看到的是天空中蓬松的白线。

大多数尾迹只持续几分钟，但有些会扩散并与其他尾迹和卷云混合，形成“尾迹卷云”，持续时间更长。除了二氧化碳，这些气体对航空旅行的气候影响也很大，甚至可以与航空排放的所有二氧化碳的变暖效应相媲美。这是因为一种被称为“辐射强迫”的效应，在这种效应中，到达地球的太阳能和从地球表面发射到太空的热量之间的平衡被破坏了。

科学家们知道，当飞机在较低的高度飞行时，尾迹会受到限制，但由于这增加了飞行时间，这也意味着燃烧更多的燃料，从而排放更多的二氧化碳。但是控制尾迹的好处能超过燃烧更多燃料的负面影响吗?

是的，至少在某些情况下是这样。根据2014年发表在《环境研究快报》(Environmental Research Letters)杂志beplay体育官网电脑上的一项研究，以战略性方式改变航班航线可以显著减少航迹，而不会大幅延长行程长度。例如，研究发现，在纽约和伦敦之间的航班上，避开主要的航迹只会增加大约14英里(23公里)的旅程。

“你认为你必须走非常远的距离才能避开这些尾迹，”首席作者艾玛·欧文说告诉BBC在2014年。“但由于地球弯曲的方式，你实际上可以在飞行中增加非常小的额外距离，以避免一些非常大的尾迹。”

当然，为避免产生长尾迹而进行的精确调整取决于飞机的类型和飞行当天的具体情况，但这些都是容易计算的因素。欧文说:“你需要知道的关键是空气的温度和湿度，这些都是我们目前预测的情况，所以信息已经在那里了。”

改变高度和态度

在2020年的研究中，发表在《环境科学与技术》上beplay体育官网电脑的一篇论文中，研究人员使用计算机模拟来预测调整飞机高度可能如何减少尾迹的数量和持续时间，从而减少它们对气候变暖的影响。由于尾迹只在潮湿的薄层大气中形成并持续存在，飞机可以通过相当小的高度变化来避开它们，从而减少尾迹。

利用日本上空的数据，研究人员发现，在这个样本区域，只有2%的航班产生了80%的辐射强迫。Stettler说:“一小部分航班对绝大多数的航迹气候影响负有责任，这意味着我们可以把注意力集中在它们身上。”

Stettler和他的同事模拟了这些飞行在比实际路径高2000英尺或低2000英尺的位置，发现只要1.7%的飞行调整高度，就可以减少近60%的尾迹气候强迫。该研究的作者报告说，这只增加了不到0.1%的燃料消耗，而燃烧额外燃料所排放的二氧化碳被减少的尾迹形成所抵消。

斯泰特勒说:“我们意识到，任何额外排放到大气中的二氧化碳都会对未来几个世纪的气候产生影响，所以我们还计算过，如果我们只针对那些不排放额外二氧化碳的航班，我们仍然可以减少20%的尾迹强迫。”

研究人员补充说，除了改变高度，更好的发动机技术也有助于抑制尾迹，因为黑碳颗粒是由燃料不完全燃烧产生的。据报道，使用更高效的发动机，飞机可以减少多达70%的航迹产生。研究表明，结合对一小部分航班轻微的高度调整，这可以帮助减少90%的整体轨迹问题。

这是很有希望的，但仍需要更多的研究，可能还需要一段时间，这样的改进才能大规模生效。因此，虽然知道航空旅行对气候的影响较小是件好事，但就目前而言，实现这一目标的最佳方式通常是尽可能地待在地面上。