Modelle zur Vorhersage von Kondensstreifen (CoCiP)

Das Rechenprogramm "Contrail Cirrus Prediction Tool" CoCiP wurde entwickelt, um Kondensstreifen-Zirren infolge eines einzelnen Flugzeuges oder einer Flotte von Flugzeugen, Flug für Flug, regional oder global, zu simulieren. Die Methode berechnet Kondensstreifen-Zirren für gegebene Flugverkehrsdaten und Vorhersagedaten von numerischen Wettervorhersagen (NWV).

Die Methode beschreibt den Lebenszyklus jedes einzelnen Kondensstreifens mit einem Lagrange-Gauß-Abgasfahnen-Modell, mit einfacher Wolkenmikrophysik, ohne Rückwirkung auf den atmosphärischen Zustand in der Umgebung. Das Modell simuliert Kondensstreifen, wenn das Schmidt-Appleman-Kriterium erfüllt ist und wenn die umgebende Atmosphäre feucht genug ist für den Fortbestand von Kondensstreifen. Die Eigenschaften der anfänglichen Abgasfahne hängen dabei von den Eigenschaften des Flugzeugs ab.

Die Entwicklung der einzelnen Kondensstreifen ist abhängig von Wind, Temperatur, Feuchtigkeit und Eiswassergehalt in der Umgebung. Diese Felder werden anhand von NWV-Daten bestimmt. Die Bahn der Abgasfahne folgt dem horizontalen und vertikalen Wind. Scherung und turbulente Mischung beeinflussen die Dicke, Breite und Schräglage der Kondensstreifen. Der Eiswassergehalt wird als Funktion der Eisübersättigung in der Umgebung bestimmt unter der Annahme von Eissättigung im Kondensstreifen. Das Modell simuliert zudem die Abnahme der Zahl der Eispartikeln durch Turbulenz, Aggregation und Sedimentation. Der Klima-Strahlungsantrieb infolge der Kondensstreifen wird aus den Eigenschaften der Kondensstreifen und der vom NWP-Modell bereits bekannten Strahlungsflüsse ohne Kondensstreifen berechnet.

Das Tool erlaubt die effiziente Simulation der Kondensstreifen einer großen Flotte von Flugzeugen, auch global, mit wenig Rechenzeit. Das Verfahren wurde anhand von Fallstudien getestet und mit Messungen verglichen. Die Genauigkeit der Ergebnisse hängt von der Güte des vom NWP-Modell bereitgestellten Feuchtigkeitsfeldes ab. Die Ergebnisse helfen bei der Interpretation von Messdaten aus insitu-, Satelliten- und Lidarbeobachtungen zum Einfluss der Luftfahrt auf Zirruswolken. CoCiP kann verwendet werden, um den Einfluss von Kondensstreifen auf das Klima vorherzusagen und zu minimieren.

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