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Klimawandel |
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Sauberere Flugzeugabgase verringern Klimawirkung von Kondensstreifen-Zirren |
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Kondensstreifen-Zirren haben ähnlich grosse Klimawirkung wie CO2-Emissionen des Luftverkehrs. |
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Weniger Eiskristalle verringern optische Dicke der Kondensstreifen-Zirren und reduzieren auch deren Lebensdauer. |
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| Flugzeugtriebwerke stossen Russpartikel aus. Diese wirken als Kondensationskeime für kleine unterkühlte Wassertropfen, die sofort zu Eiskristallen gefrieren und als Kondensstreifen am Himmel sichtbar werden.
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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 Kondensstreifen-Zirren 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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| Quelle: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), 23. Januar 2019 |
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Kondenstreifen |
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Kondensstreifen bilden sich aus Wasserdampf in Verbindung mit den Russpartikeln, die von Flugzeugen ausgestossen werden. Nach kurzer Zeit entstehen Eiskristalle in der eisigen Atmosphäre. Aus diesen Kondensstreifen können sich später Zirruswolken entwickeln. Diese durch den Menschen verursachten Eiswolken sowie die Kondensstreifen werden zusammengefasst als "Kondensstreifen-Zirren" bezeichnet.
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