23. Januar 2019

Kli­ma­mo­dell zeigt: Sau­be­re­re Flug­zeu­g­ab­gase ver­rin­gern Kli­ma­wir­kung von Kon­dens­strei­fen-Zir­ren

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Kondensstreifen-Zirren am Himmel
Kon­dens­strei­fen-Zir­ren am Him­mel
Credit: DLR (CC-BY 3.0).

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.
  • Kondensstreifen-Zirren haben ähnlich große Klimawirkung wie CO2-Emissionen des Luftverkehrs.
  • Weniger Eiskristalle verringern optische Dicke der Kondensstreifen-Zirren und reduzieren auch deren Lebensdauer.
  • Schwerpunkte: Luftfahrt, Klimawandel

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 schmälert die klimawärmende Wirkung der Kondensstreifenzirren um 20 Prozent. Deren Halbierung klappt bei 80 Prozent weniger Eiskristallen. Dies zeigt eine im NATURE Partner Journal Climate and Atmospheric Science erschienene Studie des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR).

"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. "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."

Ruß, Eiskristalle - Kondensstreifen mit Klimaeffekt

Flugzeugtriebwerke stoßen Rußpartikel aus. Diese wirken als Kondensationskeime für kleine unterkühlte Wassertropfen, die sofort zu Eiskristallen gefrieren und als Kondensstreifen am Himmel sichtbar werden. Die Eiskristalle der Kondensstreifen können bei feucht-kalten Bedingungen in Höhen von etwa 8 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.

"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 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.

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    Münchener Straße 20
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