Викиди газів від літаків містять дві головні складові: двоокис вуглецю (СО2) та водяну пару. Крім того, до їхнього складу належать оксиди азоту. І СО2, і водяна пара, і озон - гази, які здатні активно поглинати інфрачервоне випромінювання, а потім віддавати його назад, в атмосферу. Тож, авіатранспорт також зумовлює нагрівання атмосфери, пояснює Ульрих Шуманн, директор Інституту фізики атмосфери Німецького центру авіації та космонавтики. За його оцінками, внесок авіації у спричинені людьми зміни клімату становить близько трьох відсотків.

Гас на 86 відсотків складається з вуглецю, а на 14 відсотків – з водню. Оскільки під час згоряння вуглець поєднується з киснем у повітрі, на кожен спалений літаком кілограм гасу припадає 3,15 кілограма СО2 з турбін . "Оскільки CO2 надовго затримується в атмосфері, він рівномірно розподіляється над Землею", - каже Шуманн.

Висота не має значення

Двоокис вуглецю може переходити з одного шару атмосфери в інший, тож немає значення, на якій висоті відбувся викид – 10 тисяч метрів над Землею або ще на її поверхні. Таким чином можна досить просто підрахувати, в якому обсязі авіатранспорт впливає на зміну клімату – приблизно 2,2 відсотка спричиненого людською життєдіяльністю СО2 виробляють літаки, вуличний транспорт забезпечує 14 відсотків СО2, а решта транспорту, наприклад, кораблі та залізниця, - 3,8 відсотка від загального обсягу.

Однозначно вирахувати вплив на клімат водяної пари складніше. При згорянні одного кілограма гасу виділяється 1, 23 кілограма водяної пари. Коли гарячі та вологі гази змішуються з прохолодним атмосферним повітрям, конденсується водяна пара та з'являються маленькі крапельки води. У холодному повітрі з температурою близько мінус сорока градусів за Цельсієм ці краплинки замерзають, утворюючи дрібні крижані кристали, які ми можемо бачити у формі смуг-слідів літака у небі.

Що відбувається потім, залежить передусім від того, де саме перебуває літак: у дещо нижче розміщеній тропосфері чи вище – у стратосфері. "Тропосфера – добре змішаний шар атмосфери, - пояснює Шуманн. – Над нею знаходиться стратосфера, яка відрізняється стабільністю, тому у ній мало що змішується".

Водяна пара зігріває і охолоджує

Стратосфера дуже суха. Вміст водяної пари у повітрі там менше 0,01 проміле. Тому крижані кристали з конденсаційних слідів випаровуються дуже швидко. У тропосфері натомість, де повітря може бути насичене водяною парою, поведінка конденсаційних слідів значною мірою залежить від погоди.

"Якщо повітря вологе, крижинки вбирають з довкілля подальшу вологу. Тоді крижинки ростуть, а конденсаційні сліди в небі можуть перетворюватися на хмари", - розповідає дослідник атмосфери. Саме це відбувається в 10-20 відсотках усіх авіаперельотів. "Тож, у такий спосіб авіатранспорт дійсно своїми конденсаційними слідами посилює хмарність на Землі", - наголошує Шуманн.

Вплив цих хмар на клімат, щоправда, неоднозначний. З одного боку, конденсаційні смуги вдень відбивають короткі сонячні хвилі назад у космос. "Дещо спрощено можна сказати: конденсаційні смуги кидають тінь на Землю, а в тіні завжди прохолодніше". З іншого боку, крижані часточки у цих хмарах абсорбують довгі інфрачервоні промені, які частково спрямовуються до Землі. Цей ефект важливий удень і вночі. Який з обох ефектів переважає, досі ще невирішене питання для дослідників конденсаційних смуг. Утім, Шуманн запевняє, що, згідно з проведеними досі дослідженнями, "зігріваючий ефект конденсаційних смуг переважає".

Вплив сажі ще не зрозуміли

Викиди, які продукують літаки, містять ще й дрібні частки сажі. Їхні розміри лише від 5 до 100 нанометрів. Відомо, що гаряча водяна пара позаду літакових турбін, конденсуючись, частково осідає і на цих частинках. Утім, і без конденсаційних смуг частки сажі багато днів залишаються в атмосфері. Тож, як припускають науковці, можуть впливати на виникнення хмар упродовж тривалого часу, формуючи конденсаційне ядро для їхнього утворення. Частки сажі також конкурують з іншими частинками, приміром, з пустельним пилом чи крапельками кислоти, що утворюються під час замерзання крижинок в атмосфері.

Аби з'ясувати, як сажа впливає на утворення хмар, Німецький центр авіації та космонавтики вивчає не лише викиди літаків,а й пилові хмари, які розподіляються в атмосфері після лісових пожеж. Щоправда, результати усіх досліджень поки що досить суперечливі. "Це не так просто, досі чіткої відповіді немає", - каже Ульрих Шуманн. Невідомо навіть, чи спричиняє сажа збільшення кількості хмар, чи зменшення.

Автори: Фабіан Шмідт / Тетяна Бондаренко
Редактор: Наталя Неділько