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

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.

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.

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.

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.