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調整飛行計劃如何幫助改善氣候

發(fā)布時間:2021/10/23
  飛機從頭頂飛過后,那些細細的白線在天空中縱橫交錯,遠沒有它們蓬松的圖案所暗示的那么溫和。
  到目前為止,政府和工業(yè)界一直堅定地專注于減少飛機的二氧化碳排放量——這是有充分理由的,因為航空業(yè)占全球二氧化碳排放量的2.4% 左右,一次飛行可以排放與許多人一整年一樣多的二氧化碳.
  但一些科學家現在警告說,飛機凝結尾跡(凝結尾跡)造成的輻射影響甚至可能更加嚴重。
   
  凝結尾跡加劇了全球變暖的影響,可能占航空對整個氣候影響的一半以上 (57%)。
  凝結尾跡是水蒸氣,它凝結成冰,附著在飛機發(fā)動機排放的煙塵顆粒上。它們并不總是發(fā)生,因為它需要某些大氣條件:空氣必須非常寒冷、潮濕和“過飽和”才能形成冰。
  它們捕獲并吸收散發(fā)出的熱量,否則這些熱量就會逸散到太空中。這在夜間變冷時會惡化,并且軌跡的壽命更長。它們也可能具有不太顯著的冷卻效果,阻擋入射的陽光——但僅限于白天。
  凝結尾跡可以在大氣中持續(xù)數秒、數小時甚至一天——這決定了特定凝結尾跡對氣候的影響。但最近的研究表明,這個被忽視的問題可能有解決方案。
  倫敦帝國理工學院交通和環(huán)境講師 Marc Stettler 教授表示,改變不到 2% 的航班的高度可能會使與軌跡相關的氣候變化減少 59%?!皟H將飛行高度調整一千英尺就可以阻止一些凝結尾跡的形成,”他解釋說。
  調整意味著飛機可以避開一些寒冷潮濕的大氣區(qū)域,這些區(qū)域首先會產生凝結尾跡。
  “相對較小比例的航班造成了大部分氣候影響。因此,如果我們能夠改變這些航班,我們就可以顯著減少氣候影響,”Stettler 教授說。
  德國美因茨大學云物理系主任Christiane Voigt教授最近的研究強調了這一點。
  她一直在與德國航空航天中心 (DLR) 進行試驗,以測量和減輕凝結尾跡的影響。
  她的團隊使用高空遠程 (HALO) G550研究飛機來收集數據。這架飛機攜帶安裝在機翼上的儀器,用于測量軌跡特性和輻射散射的光。這使他們能夠評估其預測的準確性并調查輻射的影響。
  “我們的結果非常積極。我們能夠以很少的成本預測和避免大約80%的凝結尾跡,”她說。Voigt 教授補充說,很少有航班必須偏離才能贏得“巨大的氣候影響”。
  雖然存在一些不確定性,但她的團隊能夠追蹤大部分軌跡并避開正確的區(qū)域。
  我們正處于避開它們的競賽的開始階段。我的印象是,漢莎航空和空中客車等 [公司] 真的很感興趣,因為它成本低且有效,”她說。
  皇家航空學會研究員基思·海沃德教授樂觀地認為,它可能只需要對軟件進行調整來調整許多飛行計劃,以避免產生軌跡,而且這可以以相對較低的成本完成。
  他說,與一架客機或發(fā)動機更換的典型成本為2億美元(可能高達1200萬美元)相比,軟件更換相對便宜。
  海沃德教授表示,航空公司的下一個挑戰(zhàn)是研究如何在飛行途中進行“幾千英尺”的高度變化,以避免出現凝結尾跡,同時又不影響乘客的舒適度。他補充說,飛行員需要在“足夠的時間讓飛機優(yōu)雅地適應”時發(fā)現這些。
  Flightkeys 制作的駕駛艙系統原型,用于可視化飛行計劃路線上每個點的成本最優(yōu)速度和高度范圍。
  但 Voigt教授認為這不一定是個問題。她認為飛行的舒適度可以提高,因為飛行路徑會避開天空中的一些水汽區(qū)——它們都會形成凝結尾跡并導致顛簸的湍流。
  Raimund Zopp是奧地利飛行服務軟件公司Flightkeys的前飛行員和聯合創(chuàng)始人,他正在致力于將軌跡可視化以編程到飛行計劃技術中。該公司計劃到 2023 年將軌跡避免納入其航空公司客戶的飛行計劃軌跡。
  “只有很少一部分航班會導致問題,所以你只需要改變幾個飛行計劃就可以產生巨大的影響,”他說。
  作為一名前飛行員,佐普先生表示,從飛行程序的角度來看,添加這些信息很容易。“飛行計劃被編入飛機系統的導航中,但飛行員需要對飛行計劃剖面的這個新的軌跡方面進行培訓”。
  任何與減排沒有直接關系的應對氣候變化的行動都會降低政府和行業(yè)的優(yōu)先事項清單,因為二氧化碳是大多數行業(yè)最重要的溫室氣體。
  然而,與其他部門不同的是,航空也具有非常顯著的非二氧化碳影響。
  塞特勒教授認為,人們對通過改航來減少凝結尾跡猶豫不決,因為擔心這完全不可行——所有的航班都可能不得不改變,否則會大大增加燃料消耗。這項最新研究表明情況并非如此。
  空中交通服務提供商NATS的高級環(huán)境事務經理Jarlath Molloy博士同意,到目前為止,整個行業(yè)都缺乏對非二氧化碳問題的關注。
  然而,從操作的角度來看,處理凝結尾跡“只是飛機必須計算的一個額外元素”,他說,它甚至可以以類似于當局已經安排飛行組以避免大型冬季風暴的方式進行管理。
  “我們正在探索它的可行性,以及我們必須做些什么來管理尋找相同航線的航班,”莫洛伊博士補充道。
  交通部表示,它“目前正在考慮”一系列回應其關于如何“使該行業(yè)更清潔和更環(huán)?!钡牧闶絿姎鈾C咨詢,并且該戰(zhàn)略“旨在解決”航空的非二氧化碳影響。
  與此同時,來自卡內基科學研究所的大氣科學家Ken Caldiera教授提出了一個令人信服的案例。他估計,防止凝結尾跡對氣候造成的大部分破壞性影響每年將花費不到10億美元(7.2億英鎊),而收益的凈值可能是其一千倍以上。
  他在科學雜志《自然》上寫道: “我們知道沒有類似的氣候投資具有同樣高的成功可能性?!?br />   那么,經濟處罰能否更快地將注意力集中在航空領域?美國國家大氣研究中心的Andrew Gettleman博士表示,雖然需要進行更多研究,但如果碳稅獲得批準,則可能會引入尾跡稅或避稅退稅。
  “我們還沒有看到航空碳排放的整體監(jiān)管計劃,但是一旦我們制定了一個更大的制度來緩解氣候變化和減少碳排放——那么我們就可以妥善解決尾跡問題?!?br />