Weniger Rußpartikel im Abgasstrahl der Flugzeuge verringern die Eiskristallbildung und damit die Klimawirkung der resultierenden Kondensstreifen-Zirren. Eine Halbierung der sich im Kondensstreifen bildenden Eiskristalle wiederum schmälere die klimawärmende Wirkung der Kondensstreifenzirren um 20 Prozent, so das DLR.
Flugzeugtriebwerke stoßen Rußpartikel aus. Diese wirken als Kondensationskeime für kleine unterkühlte Wassertropfen, die sofort zu Eiskristallen gefrieren und als Kondensstreifen am Himmel sichtbar werden. Deren Halbierung klappt bei 80 Prozent weniger Eiskristallen. Dies zeigt eine Studie des DLR (Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt). “In unseren theoretischen Abschätzungen konnten wir feststellen, dass es einer starken Einschränkung der Rußemissionen bedarf, um wirkungsvoll die Klimawirkung von Kondensstreifen zu verringern”, sagt Dr. Ulrike Burkhardt vom DLR-Institut für Physik der Atmosphäre in Oberpfaffenhofen.
Zirren so schädlich wie Luftfahrtgeschichte
“Es lohnt sich an rußarmen Triebwerken und alternativen Kraftstoffen zu forschen, um der Klimawirkung des Luftverkehrs entgegenzuwirken, denn Kondensstreifen-Zirren haben heute eine ähnlich große Klimawirkung wie alle über mehr als 100 Jahre in der Atmosphäre gesammelten Kohlendioxid-Emissionen des Luftverkehrs zusammen.”
Die Eiskristalle der Kondensstreifen können bei feucht-kalten Bedingungen in Höhen von etwa acht bis 12 Kilometern mehrere Stunden bestehen und hohe Wolken, sogenannte Kondensstreifen-Zirren bilden. Diese Wolken können je nach Sonnenstand und Untergrund lokal eine wärmende oder kühlende Wirkung entfalten, wobei Forschungsarbeiten zeigen, dass global die wärmende Wirkung überwiegt. Das Auftreten dieser Wolken ist zeitlich und räumlich äußerst variabel, so dass einige wenige Kondensstreifen-Zirren-Ausbrüche für einen großen Teil der wärmenden Wirkung verantwortlich sind.
Kondensstreifen mit Klimaeffekt
“Anhand unserer theoretischen Modellrechnungen konnten wir sehen, wie weniger Eiskristalle aufgrund von reduzierten Rußpartikelanzahlen einerseits die optische Dicke der Kondensstreifen-Zirren reduzieren und andererseits auch deren Lebensdauer verringern”, erklärt Burkhardt. “Insgesamt ergeben sich damit geringere Bedeckungsgrade durch kondensstreifeninduzierte Wolken und eine geringere Klimawirkung. Eine Reduktion der emittierten Rußpartikel ist während großer Kondensstreifen-Zirren-Ausbrüche besonders wirksam.”
Entscheidend für die Verringerung der Rußemissionen im Luftverkehr ist das Zusammenspiel von Kraftstoffauswahl und Verbrennung im Triebwerk. Neue Triebwerkstechnologien ermöglichen beispielsweise durch die Verbrennung bei höheren Temperaturen auch bei konventionellen Kraftstoffen, die Rußemissionen zu senken.
Intensiv wird an der Verringerung von Rußemissionen durch alternative Treibstoffe mit geringerem Anteil an zyklischen Kohlenwasserstoffen geforscht, die einen wesentlichen Anteil bei der Rußbildung im Verbrennungsprozess haben. So führten DLR und NASA im Januar 2018 gemeinsame Forschungsflüge auch über Deutschland durch, um den Einfluss verschiedener Treibstoffmischungen auf die Rußemissionen und die einhergehende Eiskristallbildung zu untersuchen. Die Forscher erhoffen sich anhand der Daten der Forschungsflüge die nun theoretisch abgeschätzte Verringerung der Eiskristallbildung durch weniger Ruß auch praktisch zu belegen und im Detail nachzuweisen. Die Ergebnisse werden für den Sommer 2019 erwartet.
Zirren aus Kondensstreifen in Bildern
Kondensstreifen-Zirren am Himmel: Flugzeugtriebwerke stoßen Rußpartikel aus. Diese wirken als Kondensationskeime für kleine unterkühlte Wassertropfen, die sofort zu Eiskristallen gefrieren und als Kondensstreifen am Himmel sichtbar werden.
Reduzierte Klimawirkung von Kondensstreifen-Zirren: Reduktion der wärmenden Wirkung von Kondensstreifenzirren (in mWm-2) aufgrund einer Verringerung der Eiskristallbildung in Kondensstreifen um 80 Prozent. Schraffierte Gebiete zeigen statistisch signifikante Änderungen bei Verwendung eines 95 Prozentigen Signifikanz-Levels.
Relevante Artikel:
Kondensstreifen als Ursache für Klimafaktor Wolke – DLR startet Messflüge
Biotreibstoffe für weniger Ruß in Studie anerkannt
NASA testet alternativen Kraftstoff über Deutschland
DLR-Forschung auf der ILA Berlin: Umwelt, Raumfahrt und Intelligente Rotorblätter
High-Tech des DLR auf der Paris Air Show
Formationsflüge zur Abgasmessung in Kondensstreifen
NASA und DLR: Formation fürs Klima ab Ramstein
Klimaoptimierte Flugrouten für umweltfreundlicheres Fliegen
