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任何看到过高空飞机后面留下条纹状蒸汽（称为飞机尾迹）的人都知道，飞机可以产生自己的云。但在较罕见的情况下，飞机还可以在现有的自然云中打出圆形孔或雕刻出长长的通道。
一项新的研究表明，这些孔洞和通道云是由于气流经过飞机螺旋桨或喷气式客机机翼时产生的强烈冷却效应造成的。该研究的作者表示，这种冷却可以自发地冻结云中的水滴并刺激降水。
这种现象需要非常特定的云层条件，因此不太可能产生显著的大规模影响，但它可能会对机场附近的区域天气产生影响。来自科罗拉多州博尔德的国家大气研究中心 (NCAR)、弗吉尼亚州汉普顿的 NASA 兰利研究中心和怀俄明州拉勒米的怀俄明大学的研究人员在 7 月 1 日的《科学》杂志上报告了有关无意飞机云播撒的新发现。
“如果你在潮湿地区降落，尤其是在热带地区，你会看到机翼上的冷凝，”主要研究作者、NCAR 的云物理学家安德鲁·海姆斯菲尔德说。当空气冲过喷气机的机翼并且压力降低时，同样的空气冷却可以将云的温度降低 20 摄氏度。对于非喷气动力飞机，旋转的螺旋桨后面的空气膨胀可以产生高达 30 摄氏度的更强烈的冷却。
当云层处于所谓的过冷状态时，就会形成孔洞和通道云，在这种状态下，水滴低于冰点，但尚未结晶成固体。稍微鼓励一下——通过提供冰生长的固体核，就像用碘化银进行人工降雨一样，或者通过将云层进一步冷却到大约 –40 摄氏度，从而迫使冻结过程发生——有点脆弱的过冷状态崩溃，云中的水开始冻结。
飞机引起的冻结是通过强制冷却过程起作用的。例如，如果云的过冷水温度为 –20 摄氏度，那么螺旋桨飞机或喷气机的通过可以使温度下降到足以达到 –40 摄氏度的自发冻结阈值。“[云] 没有强烈的降水倾向，但它们足够接近，只需轻轻一推就会促使它们降水，”加州大学圣克鲁兹分校的云物理学家帕特里克·庄说，他没有参与这项新研究。
在去年发表于《美国气象学会公报》上的一篇论文中，海姆斯菲尔德和他的同事记录了在 2007 年 12 月科罗拉多州上空进行的一项 NCAR 飞机云研究实验中，涡轮螺旋桨飞机无意中进行的云播撒。“在实地考察项目大约六个月后，运行雷达的科学家来找我说，‘你知道吗，我的雷达在实验过程中出现了这个奇怪的特征’，”海姆斯菲尔德回忆说。“这是我们冬天通常看不到的降水带。”该小组确定了两架特定的涡轮螺旋桨通勤飞机是破坏云层的罪魁祸首。
海姆斯菲尔德说：“我们不满足于此，所以我们进行了真正详细的高分辨率成像”以进行新的研究。他和他的同事使用了各种雷达读数、卫星数据集和联邦航空管理局的飞行记录来定位各种飞机（包括商用喷气式客机、涡轮螺旋桨飞机、私人喷气式飞机和单引擎螺旋桨飞机）造成的云层中的孔洞。在德克萨斯州上空的一个案例中，卫星图像显示了 92 个孔洞和通道形状的云特征，有些持续长达四个小时，其中大多数可以追溯到单个飞机。“以前人们认为只有涡轮螺旋桨飞机才会无意中产生冰，但我们记录到，事实上，各种类型的飞机都会这样做，”海姆斯菲尔德说。
德国航空航天中心奥伯普法芬霍芬大气物理研究所的乌尔里克·布克哈特说，这项新研究“为飞机如何通过无意播撒种子在云层中形成孔洞提供了非常令人信服的解释”。“到目前为止，这种飞机效应在很大程度上被忽视了。”
那么，飞机效应对降水有多大影响呢？这取决于温度、纬度和其他一些条件。但在 1992 年丹佛附近的一个案例中，研究人员发现云层中飞机刻蚀的通道对应于每小时约 2.3 厘米的降雪量增加。然而，研究人员指出，飞机引发降水所需的情况相当罕见。在审查来自两颗云层追踪卫星的存档数据时，该小组发现，喷气式飞机云层播撒所需的情况在七个机场（包括伦敦希思罗机场、巴黎戴高乐机场和芝加哥奥黑尔机场）的样本中仅占 2% 到 3% 的时间。
这种现象的全球影响似乎确实微乎其微，但它确实提出了一些问题。例如，收集美国各地数据的国家气候数据中心 (NCDC) 使用机场作为其部分监测站。如果机场影响其当地天气，这可能会稍微扭曲 NCDC 数据。“这可能是它稍微相关的地方，”庄说。“我当然知道数据库的基础之一是所有机场观测，因此了解这是否真的重要将是一个好问题。我的直觉是它可能无关紧要。”
海姆斯菲尔德还想知道，早期关于从飞机上释放人工降雨化学物质的有效性的研究是否可能将飞机本身的影响误认为是化学物质的影响。“我的想法是，一些早期的观察结果需要重复，因为他们可能正在他们试图播种的云层中诱导冰，”他说。“我认为一些早期的研究受到了他们正在使用的研究飞机的影响。”