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

Мышь дешевле 2к рублей для MacOS и Windows: обзор Redragon K1NG MAX

Мне нужна была мышь, которая моментально бы переключалась между двумя устройствами, чтобы обязательно работала через Bluetooth с макбуком и по радиоканалу с ПК на Windows. Посмотрим, на...

Литиевые АА 1,5В аккумуляторы XTAR — тестирую три варианта (с разборкой)

В наше время все еще много техники питается от АА и ААА батареек. В этом обзоре я постарался рассказать про 1.5В литиевые акумуляторы, которые могут их заменить

Sony TC-K990ES: зачем в подпятники ведущих валов кассетной деки впрессовали синтетические сапфиры

Есть детали в аппаратуре высокого класса, которые на первый взгляд кажутся чистой инженерной прихотью — зачем тратить драгоценный кристалл на кусочек механизма размером с рисовое...

Уксус или лимонная кислота: что на самом деле лучше растворяет накипь в чайнике

Белый твердый слой на дне чайника выглядит довольно стойким: губка берет его плохо, обычная вода не смывает, а возле нагревателя он со временем становится все толще. Поэтому вокруг способов очистки...

Даньдань-мянь: как лапша уличных торговцев с коромысла стала сычуаньской классикой

У даньдань-мянь название звучит почти как описание старой профессии. До ресторанных вывесок, фарфоровых мисок и гастрономических путеводителей была деревянная перекладина на плече. На одном конце...

Обзор Ugreen Nexode Pro 25 000 мА·ч с мощностью до 200 Вт: флагманский повербанк на все случаи жизни. Для ноутбуков и всего остального

Ugreen постоянно развивает и пополняет свой ассортимент повербанков, используя современные технологии и наработки. Сегодня в мои руки попала новая модель PB728 из флагманской линейки Nexode Pro....