飛機也能控制雨雪

付群華

我們都知道，雨雪的形成是一種自然現象。如果低空溫度高于0℃，空氣中的水蒸氣在高空受冷凝結成小水點或小冰晶，它們相互碰撞、并合，變得越來越大，大到空氣托不住的時候便會降落下來，這便是雨。而雪的前身是云，云是由很多小冰晶（固態(tài)水）組成，這些小冰晶在接觸和碰撞的過程中越來越重，變成了較大的冰晶。當冰晶的重量達到一定程度時，在適合的條件下，就會從天上落下來，如果在下降的過程中，遇到的熱量不足以使小冰晶變成小水滴，就會形成雪了。

如此說來，雨雪的形成并非是人為所能控制，而這些又和我們乘坐的飛機有什么關系呢？赫爾辛基大學的研究人員發(fā)現，天氣雷達數據中有一個奇怪的現象。雷達氣象組負責人迪米特里·莫伊斯耶夫說：“我們在雷達觀測中觀察到了不自然的特征，這些特征看起來象是在赫爾辛基-萬塔機場接近或離開的飛機軌道區(qū)域?！崩走_數據上顯示為強烈降水的直線片，比背景為雨或雪強10倍。從2008年一直到2018年期間，發(fā)生的此類事件共有17天。研究人員利用航線路徑數據，能夠將大部分雷達信息與到達或離開赫爾辛基-萬塔機場的特定飛機聯系起來。

研究人員還發(fā)現，飛過云層的飛機可能會使降雨量或降雪量增加10倍，這種強化降水是由于飛機的機翼穿過活躍的雨或雪上方的云層而產生冰晶造成的，與飛機排放無關。那么，當飛機穿過冷液云時，是否會形成物理學上類似的“打孔云”呢？研究人員通過觀察發(fā)現，打孔云層內的溫度低于0℃又不夠冷時，無法觸發(fā)均勻冷凍，但是穿過云層的飛機會因此水滴凍結。所以當飛機機翼的尖端穿過云層時，會導致后面的空氣膨脹，局部壓力下降，并且溫度下降大約20℃。如果打孔云層內的溫度低于-40℃，則水滴會通過均勻冷凍形成冰晶，導致進一步冷卻和額外冷凍。沉重的冰晶從云層中落下時，它們通常會留下一片清晰的天空，形成“打孔”，冰晶也會在撞到地面之前蒸發(fā)掉。

有科學家表示，噴氣式飛機的起飛和降落能提高降雨和降雪的概率。因為飛機在刺破云層時產生的影響與云催化作業(yè)類似，于是導致大氣中形成冰晶，進而形成降水。而且飛機飛行產生的副作用在繁忙的機場周圍效果尤為明顯，在每天飛機起飛和降落超過1200架次的倫敦希思羅機場，這種現象相對明顯。當飛機穿過含有過冷水滴的云層時，水滴溫度也會隨之降低。當飛機加快速度穿過云層時，機翼下方和推進器下方的空氣由于膨脹和冷卻速度加快，足以讓過冷水滴凍結，因而形成冰晶。很快，冰晶逐漸和周圍的冰晶并合，形成較大的冰晶，影響附近的水滴，并在云層中形成了洞。這個洞在不斷擴張，于是就提高了當地降雪或降雨的概率。

但莫伊斯耶夫和同事利用激光雷達等技術手段發(fā)現，這些飛機在通過它們上面的過冷云層飛行時，實際上并沒有飛過沉淀的云層。運用技術手段得到的數據顯示，飛機機翼產生絕熱冷，卻導致均勻冷凍，由此產生的冰晶下降，雨雪便從云層中落下。莫伊斯耶夫表示，這項研究將有助于推進了解冰層、混合相云及云層中的降水形成、降水在混合相云中的作用，以及導致雨水強度增加的過程，而且這種現象不可能對天氣產生太大影響。

（本文選自：知識窗 2019年12期）