Vliv na oteplování Země mají i kondenzační čáry za letadly
Když se podíváme na modré nebe, často na něm zahlédneme kondenzační čáry za letadly. Co to ale vlastně je, jak a proč vznikají a můžou mít nějaký vliv na počasí a klima?
Obr. 1: Kondenzační čáry za letadly mohou vést ke vzniku cirrovité oblačnosti s různou podobou i dobou trvání. Z odborného hlediska v tomto případě hovoříme o oblacích cirrus homogenitus, zdroj: George Anderson a WMO Cloud Atlas
Za jejich vznik můžou spaliny proudových motorů. Při spalování kerosinu (leteckého paliva) vzniká reakcí s kyslíkem značné množství vodní páry – na jednu tunu paliva srovnatelné množství vodní páry. Ve výškách, kde letadla standardně létají, tedy mezi 9 a 12 kilometry, panují velmi nízké záporné teploty – typicky kolem -40 °C až -50 °C. Rozpálená vodní pára se takřka okamžitě poté, co opustí motory, stává přesycenou (je jí více než odpovídá stavu nasycení), a proto musí kondenzovat ve vodní kapičky, resp. ledové krystalky. A to jsou právě ony kondenzační čáry za letadly, které běžné vídáme na obloze. To, jakého tvaru nabudou a jak dlouho na obloze setrvají, závisí na vlhkosti vzduchu v oblasti, kterou letadlo prolétává. Je-li velmi malá, a tedy vzduch suchý, krystalky se rychle vypaří a kondenzační čáry mají jen velmi krátké trvání nebo prakticky nevznikají. Pokud je ale vzduch vlhký, přesněji řečeno blízko nasycení vůči ledu, pak kvůli mísení s horkým a vlhkým vzduchem z motorů letadel se tyto krystalky ocitnou v prostředí pro ně mírně přesyceném.
Takové kondenzační čáry pak setrvávají ve vzduchu i delší dobu, přičemž se díky turbulentním pohybům postupně zploští a přerostou/transformují se v oblaky druhu cirrus, někdy označované jako contrail cirrus, tedy cirry vzniklé z kondenzačních čar. Oficiální název je cirrus homogenitus.
Právě tyto oblaky pak mají vliv na počasí, respektive klima. Odrážejí totiž tepelné záření přicházející od zemského povrchu zpět do vesmíru, což vede k oteplování troposféry (spodní vrstvy atmosféry). Na druhé straně se sice podílejí i na rozptylu dopadajícího slunečního záření, nicméně tento efekt je výrazně menší. S ohledem na stále se zvyšující intenzitu letecké dopravy roste příspěvek těchto kondenzačních cirrovitých oblaků k celkovému působení člověka na klima. V současnosti se vliv kondenzačních cirrovitých oblaků odhaduje na cca 2 % celkového antropogenního vlivu (vznikající činností člověka) na změnu klimatu (celkový vliv letecké dopravy je potom cca 5 %). Vezmeme-li v úvahu aktuální projekce vývoje letecké dopravy v příštích dekádách, pak do poloviny tohoto století, by se mohl radiační efekt (tedy ono ohřívání spodních vrstev vzduchu) těmito contrail cirrus téměř ztrojnásobit. Kromě zvýšení intenzity letového provozu k tomu přispěje i tendence létat v mírně vyšších letových hladinách, kde jsou podmínky pro vznik těchto oblaků příznivější. Pokud se na to podíváme v číslech, pak jde konkrétně o zvýšení ze zhruba 50 mW/m2 (miliwattů na metr čtvereční) v roce 2006 na cca 160 až 180 mW/m2 v polovině století. Pro srovnání, celkové radiační působení všech člověkem produkovaných skleníkových plynů v současnosti je cca 2400 mW/m2. Z tohoto pohledu bude v polovině století vliv umělých oblaků contrail cirrus dosti významný.
Na tomto místě je vhodné zdůraznit, že letecká doprava ovlivňuje klima nejen kvůli vzniku oblaků contrail cirrus, ale i přes emise oxidu uhličitého, který se do atmosféry uvolňuje při spalování kerosinu. Jde zhruba o poloviční radiační efekt ve srovnání s cirrovitými oblaky, ale i ten by do poloviny století měl výrazně stoupnout (dva až třikrát). Samozřejmě, že veškeré odhady závisí na vývoji letecké dopravy, určité odchylky směrem k menšímu růstu radiačního efektu můžou přinést efektivnější procesy spalování paliva, a samozřejmě větší roli může hrát případné zastavení růstu, nebo dokonce snížení intenzity provozu letadel, to ale zatím není v dohledu.
Obr. 2: Geografické rozložení radiačního působení oblaků „contrail cirrus“. Situace v roce 2006 je na obrázku a), modelový odhad pro polovinu století na obrázku b). Čísla v obdélníku značí průměrnou hodnotu pro celou Zemi, zdroj: L. Bock a U. Brukhardt, Contrail cirrus radiative forcing for future air traffic, Atmos. Chem. Phys., 19, 8163-8174, 2019)
Na závěr ještě krátká zmínka o tzv. chemtrails, slovu, které má evokovat obsah chemických látek ve výfukových plynech letadel (pomiňme teď konspirační teorie o do nich přimíchaných látkách majících ovlivňovat chování lidí na zemi). To je samozřejmě správné, neboť podobně jako ve výfukových plynech aut, i zde je přítomna řada chemických látek, například oxidy dusíku, oxid siřičitý, oxid uhelnatý a některé další uhlovodíky. Tedy látek, které lze běžně očekávat při spalování ropných produktů.
Obr. 1: Kondenzační čáry za letadly mohou vést ke vzniku cirrovité oblačnosti s různou podobou i dobou trvání. Z odborného hlediska v tomto případě hovoříme o oblacích cirrus homogenitus, zdroj: George Anderson a WMO Cloud Atlas
Za jejich vznik můžou spaliny proudových motorů. Při spalování kerosinu (leteckého paliva) vzniká reakcí s kyslíkem značné množství vodní páry – na jednu tunu paliva srovnatelné množství vodní páry. Ve výškách, kde letadla standardně létají, tedy mezi 9 a 12 kilometry, panují velmi nízké záporné teploty – typicky kolem -40 °C až -50 °C. Rozpálená vodní pára se takřka okamžitě poté, co opustí motory, stává přesycenou (je jí více než odpovídá stavu nasycení), a proto musí kondenzovat ve vodní kapičky, resp. ledové krystalky. A to jsou právě ony kondenzační čáry za letadly, které běžné vídáme na obloze. To, jakého tvaru nabudou a jak dlouho na obloze setrvají, závisí na vlhkosti vzduchu v oblasti, kterou letadlo prolétává. Je-li velmi malá, a tedy vzduch suchý, krystalky se rychle vypaří a kondenzační čáry mají jen velmi krátké trvání nebo prakticky nevznikají. Pokud je ale vzduch vlhký, přesněji řečeno blízko nasycení vůči ledu, pak kvůli mísení s horkým a vlhkým vzduchem z motorů letadel se tyto krystalky ocitnou v prostředí pro ně mírně přesyceném.
Takové kondenzační čáry pak setrvávají ve vzduchu i delší dobu, přičemž se díky turbulentním pohybům postupně zploští a přerostou/transformují se v oblaky druhu cirrus, někdy označované jako contrail cirrus, tedy cirry vzniklé z kondenzačních čar. Oficiální název je cirrus homogenitus.
Právě tyto oblaky pak mají vliv na počasí, respektive klima. Odrážejí totiž tepelné záření přicházející od zemského povrchu zpět do vesmíru, což vede k oteplování troposféry (spodní vrstvy atmosféry). Na druhé straně se sice podílejí i na rozptylu dopadajícího slunečního záření, nicméně tento efekt je výrazně menší. S ohledem na stále se zvyšující intenzitu letecké dopravy roste příspěvek těchto kondenzačních cirrovitých oblaků k celkovému působení člověka na klima. V současnosti se vliv kondenzačních cirrovitých oblaků odhaduje na cca 2 % celkového antropogenního vlivu (vznikající činností člověka) na změnu klimatu (celkový vliv letecké dopravy je potom cca 5 %). Vezmeme-li v úvahu aktuální projekce vývoje letecké dopravy v příštích dekádách, pak do poloviny tohoto století, by se mohl radiační efekt (tedy ono ohřívání spodních vrstev vzduchu) těmito contrail cirrus téměř ztrojnásobit. Kromě zvýšení intenzity letového provozu k tomu přispěje i tendence létat v mírně vyšších letových hladinách, kde jsou podmínky pro vznik těchto oblaků příznivější. Pokud se na to podíváme v číslech, pak jde konkrétně o zvýšení ze zhruba 50 mW/m2 (miliwattů na metr čtvereční) v roce 2006 na cca 160 až 180 mW/m2 v polovině století. Pro srovnání, celkové radiační působení všech člověkem produkovaných skleníkových plynů v současnosti je cca 2400 mW/m2. Z tohoto pohledu bude v polovině století vliv umělých oblaků contrail cirrus dosti významný.
Na tomto místě je vhodné zdůraznit, že letecká doprava ovlivňuje klima nejen kvůli vzniku oblaků contrail cirrus, ale i přes emise oxidu uhličitého, který se do atmosféry uvolňuje při spalování kerosinu. Jde zhruba o poloviční radiační efekt ve srovnání s cirrovitými oblaky, ale i ten by do poloviny století měl výrazně stoupnout (dva až třikrát). Samozřejmě, že veškeré odhady závisí na vývoji letecké dopravy, určité odchylky směrem k menšímu růstu radiačního efektu můžou přinést efektivnější procesy spalování paliva, a samozřejmě větší roli může hrát případné zastavení růstu, nebo dokonce snížení intenzity provozu letadel, to ale zatím není v dohledu.
Obr. 2: Geografické rozložení radiačního působení oblaků „contrail cirrus“. Situace v roce 2006 je na obrázku a), modelový odhad pro polovinu století na obrázku b). Čísla v obdélníku značí průměrnou hodnotu pro celou Zemi, zdroj: L. Bock a U. Brukhardt, Contrail cirrus radiative forcing for future air traffic, Atmos. Chem. Phys., 19, 8163-8174, 2019)
Na závěr ještě krátká zmínka o tzv. chemtrails, slovu, které má evokovat obsah chemických látek ve výfukových plynech letadel (pomiňme teď konspirační teorie o do nich přimíchaných látkách majících ovlivňovat chování lidí na zemi). To je samozřejmě správné, neboť podobně jako ve výfukových plynech aut, i zde je přítomna řada chemických látek, například oxidy dusíku, oxid siřičitý, oxid uhelnatý a některé další uhlovodíky. Tedy látek, které lze běžně očekávat při spalování ropných produktů.
