Kondenzačné stopy za lietadlami majú zrejme silný vplyv na klimatické zmeny

Pri pohľade na modré nebo sa na ňom často objavujú biele pruhy. Ide o takzvané contrails alebo kondenzačné pruhy – a sú to stopy, ktoré vznikajú za lietadlami, pripomína ČT24. Ide o biele pásy (ak sú osvetlené slnkom), ktoré svojou podobou pripomínajú oblaky druhu cirus alebo až cirokumulus. Spočiatku bývajú široké len 5 až 10 metrov a vytvárajú sa vo vzdialenosti 50 až 100 metrov za lietadlom.

Ako už názov napovedá, vznikajú kondenzáciou vodnej pary na kondenzačných jadrách, ktoré dodávajú lietadlá do ovzdušia, a následným mrznutím vzniknutých prechladených kvapiek (teda kvapiek, ktoré majú teplotu pod 0 stupňov Celzia). Občas kondenzačné pruhy nevzniknú vôbec, niekedy trvajú len krátko, zatiaľ čo inokedy môžu pretrvávať aj dlhú dobu po tom, čo lietadlo danou oblasťou preletelo. Práve doba trvania týchto pruhov je pritom zásadná z hľadiska dopadov na klímu – významné sú vtedy, ak v atmosfére existujú a pretrvávajú dlhšiu dobu.

Prečo niektoré kondenzačné stopy vydržia aj hodiny?

Konkrétna podoba kondenzačných pruhov závisí od podmienok v okolitej atmosfére, v ktorej sa lietadlo nachádza, predovšetkým na teplote a vlhkosti vzduchu. Vplyv má ale aj efektivita fungovania leteckého motora, množstvo vodnej pary zostávajúcej v spalinách aj špecifická energia v palive. Najčastejšie sa kondenzačné pruhy vyskytujú pri teplotách vzduchu medzi –40 a –50 °C vo výške 7 až 12 kilometrov. Vertikálna hrúbka vrstvy s vhodnými podmienkami pre vznik kondenzačných pruhov býva asi dva kilometre.

Väčšina kondenzačných stôp zmizne v priebehu niekoľkých sekúnd potom, čo sa vytvorili, akonáhle sa drobné kryštáliky ľadu ohrejú a sublimáciou prejdú vo vodnú paru – tu je možné predpokladať zanedbateľný vplyv na klímu. Iná situácia je v oblastiach, kde je dostatok vodnej pary na tvorbu ľadových oblakov (to sú práve ciry, cirokumuly alebo cirostraty), ale chýbajú takzvané depozičné jadrá, na ktorých by mohla para prejsť v ľad.

Pri prelete lietadla touto oblasťou dôjde pri dostatočne nízkej teplote nutnej pre tvorbu kondenzačných pruhov k vzniku zárodkov ľadových kryštálov z vodnej pary z motorov lietadla a vodnej pary prítomnej v atmosfére na nespálených uhlíkových časticiach opúšťajúcich motor letúna. Týmto spôsobom vzniká obrovské množstvo drobných ľadových kryštálov: ide až o bilióny na každý kilogram spáleného leteckého paliva. A práve v takomto prostredí môžu kondenzačné pruhy pretrvávať dlhšiu dobu – ak je to vyše desať minút, potom sa v meteorológii hovorí o perzistentných kondenzačných pruhoch.

Umelé mraky

V takomto prostredí sa pruhy postupne rozširujú horizontálne aj vertikálne, pretože vzniknuté ľadové kryštáliky na seba „nabaľujú“ ďalšiu vodnú paru z okolia. Obsah vody v takomto kondenzačnom pruhu potom môže byť o niekoľko rádov väčší, než je obsah vody emitovaný z lietadla.

Pôsobením okolitého prúdenia sa môže pôvodne kondenzačný pás rozšíriť do vrstvy oblakov druhu cirus, pričom v niektorých prípadoch môžu mať výrazný horizontálny rozsah a dosahovať značné optické hrúbky – javia sa teda ako husté oblaky, ktoré významne oslabujú slnečné žiarenie dopadajúce na zemský povrch. Pokiaľ navyše už v atmostére existuje prirodzený tenký cirus, potom v miestach s vysokou hustotou leteckej dopravy a vysokou vlhkosťou môžu kondenzačné pruhy vzniknúť pomerne rýchlo, a to v rozsiahlej oblasti, čo potom prispieva aj k značnému podielu na priemernom ročnom množstve pruhov v danom regióne.

V ročnom priemere pokrývajú kondenzačné pruhy celosvetovo okolo 0,06 percenta plochy oblohy. V niektorých regiónoch s hustou leteckou dopravou ale môže toto pokrytie dosahovať až okolo 10 percent. Perzistentné kondenzačné pruhy sa tvoria častejšie v zime ako v lete a môžu dosahovať dĺžku aj viac ako 200 kilometrov. Priemerná šírka dosahuje spravidla 9 až 10 kilometrov, a doba existencie spravidla jednej až troch hodín.

Vplyv stôp na klimatické zmeny

Pokiaľ ide o konkrétny dopad na klímu, závisí účinok kondenzačnej čiary (prípadne z nej vzniknutého oblaku) na mnohých faktoroch, predovšetkým dennej dobe a optickej hrúbke oblaku. V noci majú významný otepľujúci efekt, pretože pohlcujú časť tepelného žiarenia z povrchu, ktoré potom vysielajú späť k zemi, takže ochladenie pri zemi nie je také intenzívne. Cez deň čiastočne tlmia slnečné lúče, ale podobne ako v noci sa podieľajú na zadržiavaní tepla, ktoré potom neuniká do vesmíru. Okrem prípadov opticky veľmi hustých pruhov a z nich vzniknutých oblakov prevažuje aj cez deň otepľujúci efekt.

Súčasne má ale vplyv aj to, či ide o oblasť nad morom či súšou, ako vyzerá oblačnosť v okolí alebo smer a rýchlosť prúdenia. Inými slovami, rovnaká kondenzačná stopa môže počas časti svojho života mať otepľujúci aj ochladzujúci efekt. Čo ale znamená, že nie je úplne jednoduché určiť celkový vplyv na klímu.

Odhady radiačného pôsobenia na rok 2019 predstavujú na základe štúdie globálne 34,8-74,8 mWm-2, pričom najväčšia je nad Európou (876 mWm-2) a Severnou Amerikou (414 mWm-2), naopak nad Čínou vychádza výrazne nižšia (64 mWm-2). Tu je dobre zrejmé, že tvorba kondenzačných pruhov a ich trvanie závisia významne práve na meteorologických podmienkach – a tie sú nad Čínou kvôli nižšej zemepisnej šírke menej priaznivé (v rovnakých letových hladinách je tam teplejšie ako nad Európou alebo severom Ameriky), navyše sa fronty a tryskové prúdenie vyskytujú. severnejšie, než je Čína.

Nie je síce úplne jednoduché číselne čo najpresnejšie vyhodnotiť dopady perzistentných kondenzačných pruhov na klímu, zvyšuje sa ale zhoda na tom, že ich dopad je podobný ako vplyv produkcie oxidu uhličitého lietadlami a že predstavuje okolo 35 percent celkového vplyvu leteckej prevádzky, čo predstavuje 1 až 2 percentá z pozorovaného globálneho otepľovania.

Práve otepľujúci efekt perzistentných pruhov vedie k otázke, ako by ho šlo znížiť. Ponúka sa niekoľko možností – využitie alternatívnych palív vedúcich k nižšiemu podielu častíc vhodných na tvorbu kondenzačných stôp, ďalej úprava architektúry motorov vedúca k zníženiu ako množstvo vodnej pary, tak aj počtu častíc vhodných na tvorbu pruhov a konečne aj navigácia, ktorá lietadlo nasmeruje mimo oblastí vhodných na ich vznik.

Vyhodnotenie dopadov jednotlivých krokov ale nie je úplne jednoduché s ohľadom na zložité pomery v atmosfére. V tejto súvislosti je záverom vhodné podotknúť, že modernejšie lietadlá lietajúce vo väčších výškach síce produkujú menej emisií skleníkových plynov, na druhej strane ale lietajú oblasťami, kde sa ľahšie tvoria perzistentné kondenzačné pruhy. A aj menšie (často privátne) tryskáče vytvárajú podobné perzistentné pruhy ako veľké komerčné lietadlá, čo ďalej zhoršuje ich dopad na klímu s ohľadom na počet prepravených osôb.