Размер имеет значение: новое исследование раскрывает роль частиц сажи в образовании инверсионных следов

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Мнение | Наука и космос

Инверсионные следы самолетов — тонкие белые полосы, которые оставляют за собой воздушные суда на больших высотах, — давно стали объектом пристального внимания климатологов. Несмотря на кажущуюся незначительность, их влияние на климат планеты может быть существенным, и это влияние до сих пор не до конца изучено. Ключевой вопрос заключается в том, как именно формируются ледяные кристаллы, составляющие эти следы, и какие факторы влияют на их количество.

В недавнем исследовании ученых удалось пролить свет на один из важных аспектов этого процесса: роль первичных частиц сажи. До сих пор считалось, что ключевым параметром, определяющим активацию частиц сажи и образование ледяных кристаллов, является их эффективный диаметр, который учитывает агломерацию (слипание) первичных частиц в более крупные агрегаты. Однако, эта работа демонстрирует, что решающее значение имеет размер первичных частиц сажи.

Инверсионные следы самолетов, иллюстрация
Инверсионные следы самолетов, иллюстрация
Автор: ИИ Copilot Designer//DALL·E 3 Источник: www.bing.com

Почему это так важно? Дело в том, что первичные частицы значительно меньше агломератов. Их меньший размер замедляет начало процесса образования ледяных кристаллов в инверсионном шлейфе. Это приводит к увеличению максимального уровня пересыщения водяным паром, что, в свою очередь, повышает вероятность участия в процессе образования ледяных кристаллов и более мелких летучих частиц, присутствующих в выхлопных газах самолета.

Эволюции (a) температуры (T), (b) относительной влажности (RH) (по отношению к жидкой воде) и (c, d) концентрации количества неактивированных частиц сажи (Nsoot, пунктирные линии), капель воды, образованных на активированных частицах сажи (Ndroplet-soot, сплошные линии), и частиц контраледного льда, образованных на частицах сажи (Nice-soot, пунктирные линии) в шлейфах, соответствующих шести случаям (Таблица 1 ориг. исследование), наблюдавшимся во время ECLIF1-3. В моделировании принято базовое отношение dp к Dp (XR), равное 0,41. Цитирование: Fangqun Yu, Bernd Kärcher, and Bruce E. Anderson Environmental Science & Technology 2024 58 (40), 17650-17660 DOI: 10.1021/acs.est.4c04340
Эволюции (a) температуры (T), (b) относительной влажности (RH) (по отношению к жидкой воде) и (c, d) концентрации количества неактивированных частиц сажи (Nsoot, пунктирные линии), капель воды, образованных на активированных частицах сажи (Ndroplet-soot, сплошные линии), и частиц контраледного льда, образованных на частицах сажи (Nice-soot, пунктирные линии) в шлейфах, соответствующих шести случаям (Таблица 1 ориг. исследование), наблюдавшимся во время ECLIF1-3. В моделировании принято базовое отношение dp к Dp (XR), равное 0,41. Цитирование: Fangqun Yu, Bernd Kärcher, and Bruce E. Anderson Environmental Science & Technology 2024 58 (40), 17650-17660 DOI: 10.1021/acs.est.4c04340
Автор: Fangqun Yu, Bernd Kärcher, and Bruce E. Anderson Источник: pubs.acs.org

Ученые провели моделирование процесса образования инверсионных следов с учетом нового фактора — размера первичных частиц сажи. Моделирование основывалось на данных, полученных в ходе нескольких полевых экспериментов, в рамках которых исследовались выбросы самолетов, использующих различное топливо (включая экологически чистое биотопливо). Результаты показали, что доля неактивированных частиц сажи может быть значительно больше, чем предполагалось ранее. Это особенно актуально для самолетов, работающих на экологически чистом топливе с низким содержанием серы, где размер первичных частиц сажи ещё меньше.

Схематическая иллюстрация, показывающая зависимость показателя количества выбросов ледяных кристаллов в контрейле (EIice, на килограмм сожженного топлива) от множества параметров: показателя количества выбросов сажи (EIsoot), температуры окружающей среды (T), диаметра первичных частиц сажи (dp), серы топлива и концентрации конденсируемой органики (сера/органика), а также концентрации и размеров частиц окружающей среды (подробнее см. ориг исследование). Цитирование: Fangqun Yu, Bernd Kärcher, and Bruce E. Anderson Environmental Science & Technology 2024 58 (40), 17650-17660 DOI: 10.1021/acs.est.4c04340
Схематическая иллюстрация, показывающая зависимость показателя количества выбросов ледяных кристаллов в контрейле (EIice, на килограмм сожженного топлива) от множества параметров: показателя количества выбросов сажи (EIsoot), температуры окружающей среды (T), диаметра первичных частиц сажи (dp), серы топлива и концентрации конденсируемой органики (сера/органика), а также концентрации и размеров частиц окружающей среды (подробнее см. ориг исследование). Цитирование: Fangqun Yu, Bernd Kärcher, and Bruce E. Anderson Environmental Science & Technology 2024 58 (40), 17650-17660 DOI: 10.1021/acs.est.4c04340
Автор: Fangqun Yu, Bernd Kärcher, and Bruce E. Anderson Источник: pubs.acs.org

Эта работа имеет важные последствия для прогнозирования климатического воздействия авиации. Переход на экологически чистое топливо и усовершенствование двигателей, как ожидается, приведут к уменьшению как количества частиц сажи, так и их размеров. Однако, результаты исследования показывают, что влияние этих изменений на образование инверсионных следов может быть не таким простым, как предполагалось ранее. Изменение размера частиц сажи может привести к неожиданным последствиям, изменяя баланс между участием в образовании кристаллов частиц сажи и более мелких летучих частиц.

Для более точного прогнозирования необходимы дальнейшие исследования, которые позволят уточнить влияние различных параметров — размера частиц, состава топлива, температуры окружающей среды, а также содержания летучих веществ в выхлопных газах. Полученные данные подчеркивают необходимость более глубокого понимания сложного взаимодействия всех этих факторов для адекватной оценки климатического воздействия авиации. В дальнейшем это позволит более эффективно снизить экологический след авиационного транспорта.

3 комментария

Добавить комментарий

113049719366673278516@google
А про суда можно, а то они ентой сажи в атмосферу кратно больше выкидают
a
Модели — это хорошо. А реальные замеры по результатам моделирования кто-нибудь делал? А то компьютер — штука такая, мусор положил на вход — будет мусор на выходе. Или мусорный алгоритм на правильных данных тоже даст мусор на выходе.
1
И здесь ты, как бот, плюешься ядом, играя одну и ту же заезженную пластинку. Говно ты, а не человек науки. Иди жену свою упрекай, что ужин плохо готовит, а не изливай свое разочарование в жизни на окружающих.

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Заметки аудиофила: в чем магия современных CD-плееров

Сегодня, как и много лет назад, всё больше востребованы не только виниловые вертушки, но и стационарные, а также портативные CD-плееры. Почти все специализированные бренды уже выпустили или...

Ближайшая к Земле инопланетная жизнь безнадежно примитивна: расчеты биологов исключили появление развитых цивилизаций

Когда астрономы находят у далекой звезды землеподобную планету, главный интерес всегда вызывает ее возраст. Если планета находится в так называемой зоне обитаемости (на таком расстоянии от светила,...

Живем ли мы в симуляции? Если да, то законы физики доказывают: мы в ней подопытные, а не игроки

Гипотеза о том, что окружающий мир представляет собой искусственно созданную среду, давно вышла за рамки умозрительной философии. Развитие теоретической физики, квантовой механики и теории...

101 километр между Волгой и Доном: зачем СССР соединил две великие реки

Если посмотреть на карту возле Волгограда, замысел кажется почти очевидным. Волга и Дон подходят друг к другу так близко, будто человеку осталось провести между ними одну линию. По Волге можно...

Три экологические формы байкальского омуля: как калибровка жаберных тычинок разделила один вид

Анатомический подсчет выростов на первой жаберной дуге байкальского омуля (Coregonus migratorius) дает строго фиксированный разброс: от 36 до 55 шт. Если у выловленной рыбы зафиксировано менее 41...

Этот лед горячее расплавленной стали: физики открыли новую форму воды в недрах планет-гигантов

Магнитные поля Земли, Юпитера и Сатурна имеют форму правильного диполя. Их силовые линии выходят из областей вблизи географических полюсов, а центр магнитного диполя практически совпадает с центром...