Neues aus dem Institut

Klimaeffekt von Kondensstreifen-Zirruswolken abgeschätzt

April 2011

 Netto-Strahlungsantrieb von Kondensstreifen-Zirren im Druckniveau 250 hPa für das Jahr 2002.
zum Bild Netto-Strahlungsantrieb von Kondensstreifen-Zirren im Druckniveau 250 hPa für das Jahr 2002.

Der Luftverkehr trägt signifikant zum anthropogenen Klimaantrieb durch Emissionen von Treibhausgasen, Partikeln und Stickoxiden sowie durch Veränderungen der hohen Bewölkung bei. Eine wichtige, aber bislang nur unzureichend erforschte Komponente stellen Kondensstreifen-Zirren dar. Diese bezeichnen einen Wolkentyp, der sich aus jungen, linienförmigen Kondensstreifen und den sich daraus entwickelnden Zirruswolken unterschiedlichen Alters und Form zusammensetzt. Der Strahlungsantrieb aufgrund dieser Kondensstreifen-Zirren wurde im Institut für Physik der Atmosphäre nun erstmals abgeschätzt und die Resultate wurden in Nature Climate Change veröffentlicht.

Es wurde eine Methode entwickelt, um in einem globalen Klimamodell die physikalischen Prozesse, die zur Bildung, Entwicklung und Auflösung von Kondensstreifen-Zirren führen, zu simulieren. In diesem Modell werden Kondensstreifen-Zirren als eigenständige Wolkenklasse behandelt, die mit dem atmosphärischen Wasserdampf und der natürlichen Bewölkung in Wechselwirkung steht. Insbesondere werden der Bedeckungsgrad, die optischen Eigenschaften und der globale Strahlungsantrieb von Kondensstreifen-Zirren, für die bislang keine Abschätzungen vorlagen, bestimmt. Darüber hinaus wurde erstmals ein durch die Gegenwart der Kondensstreifen-Zirren bedingter Rückgang der natürlichen Zirrusbewölkung gefunden und quantifiziert. Beides zusammen wird in der Studie als Kondensstreifen-induzierte Bewölkung (contrail-induced cloudiness, CIC) bezeichnet.

Kondensstreifen-Zirren verursachten im Jahr 2002 in etwa einen Strahlungsantrieb von 38 mW/m2. Der Rückgang der natürlichen Bewölkung kompensiert einen Teil (etwa 20%) dieses direkten wärmenden Strahlungsantriebs. Auch unter Berücksichtigung dieses Rückgangs stellt CIC die größte Komponente des gesamten Strahlungsantriebs des Luftverkehrs dar (etwa 31 mW/m2). Somit wird das heutige Klima stärker von Kondensstreifen-Zirren erwärmt als von dem gesamten vom Luftverkehr emittierten und in der Atmosphäre seit Beginn der modernen Luftfahrt akkumulierten Kohlendioxid (vorliegende beste Schätzung für 2005: 28 mW/m2).

Der nun quantifizierte Klimaeinfluss von CIC kann in wissenschaftlichen Sachstandsberichten (wie dem des Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC) sowie in Studien, die sich mit der Verminderung der Klimaeffekte des Luftverkehrs beschäftigen, berücksichtigt werden. In den letzteren Studien ist es wichtig, die Zeitskalen zu betrachten, auf denen der Klimaeffekt des Luftverkehrs verringert werden soll, denn die kurzlebigen Effekte von CIC in der Atmosphäre stehen in Konkurrenz zu denen des sehr langlebigen Treibhausgases Kohlendioxid (CO2), welches von Flugzeugtriebwerken emittiert wird.

Zur Beurteilung bestehender Unsicherheiten in diesen neuen Abschätzungen ist es sehr wichtig, die Klimawirkung von CIC auf Ergebnissen mehrerer unabhängiger Methoden aus unterschiedlichen Modellen zu basieren. Dies ist die übliche Vorgehensweise bei den Sachstandsberichten des IPCC zum Klimawandel. Gleichzeitig müssen weitere Anstrengungen in der Atmosphären- und Klimaforschung unternommen werden, die bestehenden Unsicherheitsquellen in den Modellvorhersagen zu erkennen und zu beheben.

Diese Arbeiten wurden innerhalb des DLR-Projektes ‚Klimaverträgliches Lufttransportsystem (CATS)’ durchgeführt.

Kontakt:

Ulrike Burkhardt, Tel. 08153/28-2561

Bernd Kärcher, Tel. 01853/28-1462

Link:

Burkhardt U. Kärcher B., 2011: Global radiative forcing from contrail cirrus. Nature Climate Change, 1, 54-58.


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