過往的飛機從雲層中擠出更多的雨雪

一項新的研究表明，在雨雪上空飛行的飛機會使降水量增加10倍。降雨和雪暴不是由飛機排放的氣體引起的，而是飛機機翼穿過活躍雨雪層上方雲層中過冷水滴形成的特殊結果。在適當的條件下，這種效應會增加機場上空的雨雪天氣，因為許多飛機在進場和降落時都會與雲層相交。

赫爾辛基大學(University of Helsinki)和芬蘭氣象研究所(Finnish Meteorological Institute)的研究員迪米特里·莫伊斯耶夫(Dimitri Moisseev)說，「這個特徵有趣的地方在於，它是由飛機引起的，但不是由污染引起的。」「即使會有完全生態的飛機，沒有任何燃燒，沒有燃料或任何東西，它仍然會發生。」Moisseev說，儘管增強型降水帶是人為創造的，但由平面通道啟動的物理過程可以自然發生，這使得它們成為研究降水形成的有用實驗室。觀察它們可能有助於氣象學家在未來2到6小時內「預報」自然雨雪情況，這對機場的運作至關重要。莫伊斯耶夫說:「當你像我一樣每天查看雷達數據時，總會發現一些有趣的事情。」「令人驚訝的是，總是有一些我們無法解釋的新東西。」

Moisseev在赫爾辛基Kumpula大學校園雷達天線的掃描中發現了奇怪的增強降水條紋。在小雨或小雪的背景下，一片片異常筆直的強降水出現，似乎向附近的赫爾辛基萬塔機場(helsinki ki- vantaa airport)傾斜。有趣的是，它們的形狀與雲的形成相反，這些雲被稱為「落差雲」、「孔洞雲」或「運河雲」，這種現象在飛機飛過低於0攝氏度(32華氏度)但不結冰的水滴雲時會發生。這項新的研究表明，類似的現象也會增加或引發雲層下的降雨或降雪。

微小的水滴和冰晶都形成雲。純水可以在零下40攝氏度(零下40華氏度)保持液態，而不會有灰塵顆粒或其他適宜的表面出現，從而使種子結晶成冰。因此，凝結成雲的水滴比典型的0攝氏度(32華氏度)冰點要冷得多。這種過冷的液體雲在低層到中層雲層中很常見。飛機經過時空氣壓力的變化會觸發這些過冷的水滴凝結成冰晶。空氣在機翼和螺旋槳尾部突然膨脹，導致壓力和溫度急劇下降。在已經過冷至零下15至20攝氏度(5至4華氏度)的水滴雲中，經過的飛機可以將溫度降至零下40攝氏度(零下40華氏度)以下，並引發冰晶的形成。

新的冰晶有助於凍結更多的超冷水滴，在飛機飛行路徑上形成一個越來越大的圓圈，引發晶體形成的連鎖反應。當晶體掉落時，它們會在雲層中形成孔洞或條紋，如果雲層很薄，有時會打開一扇藍色的天空之窗。在大多數情況下，冰晶在到達地面之前就蒸發了。

氣象學家已經知道，經過的飛機可以將水滴凍結成冰晶，而之前的研究表明，這一過程可能會增加雲層下的雨雪，但其效果尚未被詳細捕捉。

Andrew赫穆斯菲爾德國家大氣研究中心的資深科學家的中尺度和微尺度氣象學實驗室博爾德科羅拉多州和與新的研究中,研究員指出潛在的無意播種過冷的雲在機場前一篇關於aircraft-induced洞雲的形成和傳播。他在1992年科羅拉多州丹佛市前斯台普頓機場附近收集的雷達數據中也觀察到類似的降雪加劇弧線。「我們知道飛機可以引發降水。這項研究的作者有很多案例，有來自地面儀器——雷達、激光雷達——的精彩數據，關於顆粒大小和濃度的良好信息，以及顯示可能形成溫度的射電探空儀數據，」海姆斯菲爾德說。「他們成功地記錄了這一現象。」

為了找出增加降水的雨帶是否可能是由飛機引起的，Moisseev和他的同事回顧了赫爾辛基大學11年的天氣雷達數據，發現在2008年12月至2018年1月期間，有17天出現了重複出現的具有特徵的線性雨帶。他們檢查了機場附近的航路，看這些飄帶是否可能是由路過的飛機造成的。記錄到2011年的飛行路徑證實，在大多數觀測到的病例中，飛機都在強降水飄帶的2-10公里(1-6英里)範圍內飛行。Moisseev說:「強降水基本上是沿著雲層上方一架飛機的軌跡。」「它可以延伸數百公里，但橫截面可能是100米。」所以這是一個很窄很長的特徵。

根據作者的說法，這些額外的冰晶提高了冰晶碰撞形成更大雪花的速度，從而加劇了降雪。如果一架飛機直接穿過一個正在形成的雲層，這種情況可能會發生，但作者懷疑這是更複雜的情況，因為他們的數據定位的雨雪增強的起始高度遠遠高於已經形成的雲層。這項新研究得出的結論是，飛機產生的冰晶最有可能從過冷的上層雲層降落到正在下雨或下雪的下層雲層，從而從下層雲層產生更多的雨或雪。

衛星數據支持這一設想，顯示了由超冷水滴或冰與水的混合物組成的頂層雲，在適當的溫度下在飛機的影響下形成冰晶。這個上層的超冷層漂浮在飛機進入赫爾辛基-萬塔機場的典型進場高度。

Moisseev說，通過空中交通的人工增雨和人工增雪為自然降水和影響地層效率的因素提供了有用的線索。這些飄帶是一種偶然的實驗，研究人員可以在飛機的路徑上觀察到這種效果，也可以在飛機外部觀察到這種效果，並對正在發生的微物理過程提出疑問。

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