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任何看到過高空飛機後面留下條紋狀蒸汽（稱為飛機尾跡）的人都知道，飛機可以產生自己的雲。但在較罕見的情況下，飛機還可以在現有的自然雲中打出圓形孔或雕刻出長長的通道。
一項新的研究表明，這些孔洞和通道雲是由於氣流經過飛機螺旋槳或噴氣式客機機翼時產生的強烈冷卻效應造成的。該研究的作者表示，這種冷卻可以自發地凍結雲中的水滴並刺激降水。
這種現象需要非常特定的雲層條件，因此不太可能產生顯著的大規模影響，但它可能會對機場附近的區域天氣產生影響。來自科羅拉多州博爾德的國家大氣研究中心 (NCAR)、弗吉尼亞州漢普頓的 NASA 蘭利研究中心和懷俄明州拉勒米的懷俄明大學的研究人員在 7 月 1 日的《科學》雜誌上報告了有關無意飛機雲播撒的新發現。
“如果你在潮溼地區降落，尤其是在熱帶地區，你會看到機翼上的冷凝，”主要研究作者、NCAR 的雲物理學家安德魯·海姆斯菲爾德說。當空氣衝過噴氣機的機翼並且壓力降低時，同樣的空氣冷卻可以將雲的溫度降低 20 攝氏度。對於非噴氣動力飛機，旋轉的螺旋槳後面的空氣膨脹可以產生高達 30 攝氏度的更強烈的冷卻。
當雲層處於所謂的過冷狀態時，就會形成孔洞和通道雲，在這種狀態下，水滴低於冰點，但尚未結晶成固體。稍微鼓勵一下——透過提供冰生長的固體核，就像用碘化銀進行人工降雨一樣，或者透過將雲層進一步冷卻到大約 –40 攝氏度，從而迫使凍結過程發生——有點脆弱的過冷狀態崩潰，雲中的水開始凍結。
飛機引起的凍結是透過強制冷卻過程起作用的。例如，如果雲的過冷水溫度為 –20 攝氏度，那麼螺旋槳飛機或噴氣機的透過可以使溫度下降到足以達到 –40 攝氏度的自發凍結閾值。“[雲] 沒有強烈的降水傾向，但它們足夠接近，只需輕輕一推就會促使它們降水，”加州大學聖克魯茲分校的雲物理學家帕特里克·莊說，他沒有參與這項新研究。
在去年發表於《美國氣象學會公報》上的一篇論文中，海姆斯菲爾德和他的同事記錄了在 2007 年 12 月科羅拉多州上空進行的一項 NCAR 飛機雲研究實驗中，渦輪螺旋槳飛機無意中進行的雲播撒。“在實地考察專案大約六個月後，執行雷達的科學家來找我說，‘你知道嗎，我的雷達在實驗過程中出現了這個奇怪的特徵’，”海姆斯菲爾德回憶說。“這是我們冬天通常看不到的降水帶。”該小組確定了兩架特定的渦輪螺旋槳通勤飛機是破壞雲層的罪魁禍首。
海姆斯菲爾德說：“我們不滿足於此，所以我們進行了真正詳細的高解析度成像”以進行新的研究。他和他的同事使用了各種雷達讀數、衛星資料集和聯邦航空管理局的飛行記錄來定位各種飛機（包括商用噴氣式客機、渦輪螺旋槳飛機、私人噴氣式飛機和單引擎螺旋槳飛機）造成的雲層中的孔洞。在德克薩斯州上空的一個案例中，衛星影像顯示了 92 個孔洞和通道形狀的雲特徵，有些持續長達四個小時，其中大多數可以追溯到單個飛機。“以前人們認為只有渦輪螺旋槳飛機才會無意中產生冰，但我們記錄到，事實上，各種型別的飛機都會這樣做，”海姆斯菲爾德說。
德國航空航天中心奧伯普法芬霍芬大氣物理研究所的烏爾裡克·布克哈特說，這項新研究“為飛機如何透過無意播撒種子在雲層中形成孔洞提供了非常令人信服的解釋”。“到目前為止，這種飛機效應在很大程度上被忽視了。”
那麼，飛機效應對降水有多大影響呢？這取決於溫度、緯度和其他一些條件。但在 1992 年丹佛附近的一個案例中，研究人員發現雲層中飛機刻蝕的通道對應於每小時約 2.3 釐米的降雪量增加。然而，研究人員指出，飛機引發降水所需的情況相當罕見。在審查來自兩顆雲層追蹤衛星的存檔資料時，該小組發現，噴氣式飛機雲層播撒所需的情況在七個機場（包括倫敦希思羅機場、巴黎戴高樂機場和芝加哥奧黑爾機場）的樣本中僅佔 2% 到 3% 的時間。
這種現象的全球影響似乎確實微乎其微，但它確實提出了一些問題。例如，收集美國各地資料的國家氣候資料中心 (NCDC) 使用機場作為其部分監測站。如果機場影響其當地天氣，這可能會稍微扭曲 NCDC 資料。“這可能是它稍微相關的地方，”莊說。“我當然知道資料庫的基礎之一是所有機場觀測，因此瞭解這是否真的重要將是一個好問題。我的直覺是它可能無關緊要。”
海姆斯菲爾德還想知道，早期關於從飛機上釋放人工降雨化學物質的有效性的研究是否可能將飛機本身的影響誤認為是化學物質的影響。“我的想法是，一些早期的觀察結果需要重複，因為他們可能正在他們試圖播種的雲層中誘導冰，”他說。“我認為一些早期的研究受到了他們正在使用的研究飛機的影響。”