美国国家科学院发布航空尾迹及其气候影响的研究议程

作者: 2025-08-06 14:35 来源:
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58日,美国国家科学院发布报告《制定尾迹及其气候影响的研究议程》[1]指出,联邦政府应该推行一项全国性研究议程,以加强对飞机尾迹的了解,并研究减轻其对气候变暖影响的潜在策略。

由于飞机喷气发动机排放的废气与大气的相互作用,航空业对全球气候产生了重要影响。燃烧化石喷气燃料产生的航空二氧化碳排放是造成人为气候强迫总量的一个因素。据估计,航空非二氧化碳气候效应与航空二氧化碳气候效应的数量级相同。航空最大的非二氧化碳气候效应之一是持续的凝结尾迹和航空卷云。美国国家航空航天局(NASA)一直是美国研究持续尾迹和航空卷云的领导机构,并与美国政府和全球的研究人员密切合作。NASA要求美国国家科学院制定一项国家研究议程,以更好地理解、量化及开发技术与操作解决方案,旨在减少航空引起的持续尾迹对全球气候的影响。报告提出了美国尾迹研究的关键短期和长期研究重点建议,以及其他研究重点建议。

1、短期研究重点建议

1NASA应支持开发、测试和认证用于尾迹形成区域的先进、精确的商用飞机湿度与温度传感器,以及机载尾迹探测相机和自动尾迹探测图像识别算法。

2NASA应支持研究和观测,以提高对冰过饱和区域(ISSR)范围和频率的理解,以及模拟ISSR和尾迹的技能水平。

3NASA应将其当前的地球系统建模工作应用于支持模拟ISSR和尾迹,以此作为展示使用观测和先进建模工具开发尾迹预报与预测系统以及估计尾迹辐射强迫的途径。

2、长期研究重点建议

1NASA应与联邦航空管理局(FAA)、能源部和国防部协调,支持实验室和发动机研究,以提高对燃料成分、燃烧室技术和发动机运行条件如何影响尾气排放(挥发性和非挥发性)和轨迹特性的理解。

2NASA应继续收集航空飞行中尾迹、巡航排放(二氧化碳、氮氧化物和冰核颗粒)的观测数据,以促进对影响轨迹特性因素的理解。

3NASA应确定并启用一套能够在多个任务中飞行的关键气溶胶仪器,目标是表征对流层上层区域的气溶胶成分,并揭示航空排放相对于其他来源的贡献。

3、其他研究重点建议

1)飞机发动机排放。NASA应与FAA、能源部、国防部、其他相关联邦机构和私营部门协调,支持开发低颗粒排放燃烧技术,以及具有低颗粒形成倾向的可持续航空燃料。

2)大气测量。NASA应支持观测系统模拟实验,以定义广泛的水蒸气传感器部署,为轨迹预测系统以及单个航班验证和规避工作提供最佳信息。NASA应支持用于诊断持续轨迹和ISSR的卫星遥感研究,为下一代地球静止测深仪和成像仪做好准备。

3)尾迹建模。作为国家战略的一部分,NASA应支持开发和评估所有规模的轨迹预测模型。这些模型的范围从尾迹涡流到全球气候、轨迹羽流及冰过饱和预测。

4)轨迹预报与验证。NASA应支持开发全球轨迹观测系统,作为研究、分析和未来验证的基础。

5)航班运营。NASA应与航空运营商和空中导航服务提供商(ANSP)合作,继续研究、开发和评估先进的高空空中交通管制概念,使其能灵活地适应燃油效率并规避可能形成持续尾迹的区域。

(廖琴)



[1] Developing a Research Agenda on Contrails and Their Climate Impacts. https://nap.nationalacademies.org/catalog/29073/developing-a-research-agenda-on-contrails-and-their-climate-impacts


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