别小瞧这种云，它是全球变暗的原因之一
飞机玩弄起云来，那可是花样百出。每一种飞机云的背后，其原因机制各不同，而有一种云，它被认为是全球变暗的原因之一。
9.11带来的机会
2001年“9.11”袭击事件发生后，当全美大多数人还处在悲痛中时，有一个人却满怀激动地忙于一项极其重要的研究，对于他来说，这种研究机会以后恐怕不会再有了。当然，他也不希望有。
全球变暖效应，大家已经听得太多。然而，另一种效应很多人却不知晓，这就是“全球黯化”，你可以通俗地把其理解为“全球变暗”。
简单地说，全球黯化就是地球接受到的太阳辐射减少了。
有一种实验，专家们已经重复地干了超过100年，这就是监测蒸发速率的变化。过去，农民和农场主，为了知晓他们农作物到底需要浇多少水，所以这种实验是必要的。
监测蒸发率的仪器
在每一天的一个固定时间，把水加满到上图大盆中一个固定位置，因为蒸发量每天都不一样，故每天加入的水量也就不一样，而水量的多少很容易统计，于是，水量的变化也就代表了蒸发率的变化。
上世纪90年代，欧洲、北美以及以色列和中国的专家们发现了一个怪异的现象，即蒸发的速度正在下降。在过去的30年中，减少的蒸发量相当于上图大盆中10厘米厚的水。
这很反常，按理，因为全球变暖效应，气温升高，蒸发速度应提升才是。而事实却相反，经过研究，人们发现，影响蒸发速度的因素，气温只是其中一，而阳光才是主要因素。辐射到地面的阳光减少，所以蒸发速度变慢。这是全球黯化的证据之一。
而在早前，专家们其实也注意到了这种现象，这是对太阳辐射的直接检测。上世纪80年代，以色列和荷兰的专家分别独立研究，但都同时显示，虽然世界各地的迹象都在表明全球正在变热，但阳光的总量却在明显减少。全球黯化的速率在各地有所不同，但平均值约为每10年减少2-3%。这种减少的趋势直到上世纪90年代早期才开始有所逆转。
一个意想不到的原因
人们普遍认为，汽车、工厂，还有火山喷发带来的各种烟尘，以及其他各种大气污染是全球黯化效应的主要成因。这很好理解，比如雾霾的长期存在会导致辐射到地面的阳光减少。而令人意想不到的是，飞机在高空飞行时形成的凝结尾也被认为是全球黯化的原因之一。
客机在高空产生的凝结尾
客机的凝结尾（图片来自Kent Wien）
1989年两架F-15鹰式战斗机拦截逼近两架苏联米格-29时，拍摄到的飞机凝结尾（图片来自Kevin L. Bishop）
飞机的凝结尾通常在海拔8000米以上的高空出现，那里的温度低达-36.5℃以下。
碳氢燃料燃烧后，其主要产物是二氧化碳和水蒸气，若只是这些，凝结尾难以形成，因为水滴和冰晶的形成需要凝结核。而飞机发动机排放的废气中恰好还含有大量的微粒，低气温让水蒸气在微粒上凝结，变成微小的水滴或者冰晶，凝结尾就形成了，这是一种人造云。
某型号客机的凝结尾
空客A380和A340在高空互相超车的过程中拍摄到的凝结尾
NASA和其他机构的研究显示，凝结尾形成后不久只有数十米宽，然而渐渐地，它会扩散到数公里的宽度，最终，它会变成类似于天然的卷云和高积云密布天空。
凝结尾逐渐变成卷云（图片来自美国环保局）
卫星图片显示了飞机凝结尾扩散的过程
很早之前，科学家们就推测，飞机的凝结尾会对气候造成影响，而这主要体现在白天时，天空密布的凝结云挡住了部分太阳辐射，它是全球变暗的原因之一。而晚上呢，它挡住了来自地面的辐射，起到一种保温的作用。
虽然科学家们是这样推测的，但是，要证实起来却难如登天。
直到9.11发生后，美国一位叫做DavidTravis的气象学家这才逮到了机会。2001年9月11到9月13这三天，整个美国上空禁止所有商业飞机飞行，这是美国的天空数十年来最清净的3天。
Travis发现，这3天的气候异常晴朗，但这说明不了什么，晴朗的天气经常有，然而，他发现了一个本来变数很小，而现在却变化很大的参数。这就是白天最高气温和夜晚最低气温的变化。
在那3天的时间里，美国的白天变得更热，夜晚变得更冷。测量显示，那三天在没有飞机云的情况下，气温的变化范围比之前直接加大了1摄氏度以上。这是统计了美国4000个以上测量站和48个洲得到的结果。这种变化起伏在过去30年中是最大的。
每天10万架次飞机
然而，也有专家认为，9.11全美禁飞那三天，气温的变化主要是来自异常天气而非飞机带来的凝结云。可是，为什么那3天天气异常？这也难以解释。
根据《每日邮报》引用世界银行数据库的一项报告显示，早在2014年，全球航班总数就高达3650万架次，也就是说平均每天约10万架次，这还是没有考虑到各国战斗机、军用运输机等的飞行数据，如果全部统计出来，我们将会发现，全球每天在空中飞行的飞机数量是一个庞大的数字。
图为国外某网站服务统计出的美国感恩节那天，全美上空某时刻飞行的飞机
在假日，美国白天任意时刻飞行的飞机数量超过5000架，这么多客机在高空飞行，要说它们对气候没有一丁点儿影响，恐怕很难说通。
黯化与变暖的矛盾
地球接收到的太阳辐射减少，原因当然不在太阳上，而是全球黯化效应带来的。但阳光减少，气温降低，这跟观测到的全球变暖效应是背道而驰的。怎么解释这种矛盾？
专家们认为，因为全球黯化的存在，人们或许大大低估了全球变暖效应。也就是说，若没有全球黯化，那么全球变暖效应将更加显著。
最后，我们说，海量的客机在高空留下的人造云是全球黯化可能的原因之一，但绝不是说，它是最主要的原因，而是说，因为9.11，它提供了其中一个可能的证据。造成全球黯化最主要的原因还是来自其他更大量的空气污染。
英国BBC拍摄了一部关于全球黯化的纪录片，有兴趣者不妨找来看看。
出品：科普中国
制作：寒木钓萌
监制：中国科学院计算机网络信息中心
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- 发表于 2016-10-13 00:00
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