Klimamodell zeigt: Sauberere Flugzeugabgase verringern Klimawirkung von Kondensstreifen-Zirren

"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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