Neue Methode bestimmt Klimaeffekt von Kondensstreifen und der daraus folgenden Wolkenbildung Klima: Kondensstreifen schädlicher als gedacht - scinexx | Das Wissensmagazin
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Klima: Kondensstreifen schädlicher als gedacht

Neue Methode bestimmt Klimaeffekt von Kondensstreifen und der daraus folgenden Wolkenbildung

Kondensstreifen-Zirren treten häufig in Reiseflughöhe auf, zwischen acht und dreizehn Kilometern Höhe. Kondensstreifen bilden sich aus Wasserdampf in Verbindung mit den Rußpartikeln, die von Flugzeugen ausgestoßen werden. Nach kurzer Zeit entstehen Eiskristalle in der kalten Atmosphäre. Aus diesen Kondensstreifen können sich später Zirruswolken entwickeln. Diese durch den Menschen verursachten Eiswolken sowie die Kondensstreifen werden zusammengefasst als „Kondensstreifen-Zirren“ bezeichnet. © Professor Stephan Borrmann

Wissenschaftler haben erstmals eine Methode entwickelt, um den Klimaeffekt von Kondensstreifen und der daraus folgenden Wolkenbildung zu bestimmen. Die Datenauswertung zeigt: Die Kondensstreifen-induzierte Bewölkung bildet die größte Komponente des gesamten Strahlungsantriebs des zivilen Luftverkehrs – damit trägt sie heute stärker zur Erderwärmung in einem Jahr bei als das gesamte bislang von der modernen Luftfahrt ausgestoßene CO2 im gleichen Zeitraum.

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. Bislang gab es keine Informationen zu dieser Wolkenklasse.

Globales Klimamodell

Nun haben Wissenschaftler des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Oberpfaffenhofen ein Computermodell entwickelt, dass den Zyklus dieser Wolkenklasse – von ihrer Entstehung bis zur Auflösung – auf globaler Ebene bestimmt. „Wir haben Kondensstreifen-Zirren in einem Klimamodell eingeführt und können nicht nur deren Klimawirkung, sondern auch die Reaktion der natürlichen Wolken auf diese neue Wolkenklasse erstmals bestimmen. Damit eröffnen wir uns die Möglichkeit zu ganz neuartiger Forschung“, erklärt Ulrike Burkhardt vom DLR-Institut für Physik der Atmosphäre.

Das globale Klimamodell liefert insbesondere Daten zum Bedeckungsgrad, den optischen Eigenschaften und dem globalen Strahlungsantrieb der Kondensstreifen-Zirren. Diese Größen wurden jetzt von den DLR-Wissenschaftlern erstmals abgeschätzt und im „Nature Climate Change“-Journal veröffentlicht.

Das Diagramm oben zeigt den Strahlungsantrieb der Kondensstreifen-Zirren im Jahr 2002 über der Nordhemisphäre. Spitzenwerte von mehr als 30 Milliwatt pro Quadratmeter sind über Mitteleuropa und dem Osten der USA festzustellen. Das Diagramm unten zeigt den Bedeckungsgrad durch Kondensstreifen-Zirren im Jahr 2002. Diese Bewölkung ist in Westeuropa mit zehn Prozent und im Südosten der USA mit sechs Prozent am stärksten ausgeprägt. © Nature Climate Change

Wechselwirkungen mit natürlichen Wolken berücksichtigt

Der Beitrag des Luftverkehrs zur globalen Klimaveränderung wird anhand des Strahlungsantriebs bewertet – ein Maß für die Störung des Klimasystems. Kondensstreifen-Zirren verursachen netto einen Strahlungsantrieb von 31 Milliwatt pro Quadratmeter. Dieser Wert übertrifft knapp die Klimastörung des von Flugzeugtriebwerken ausgestoßenen Kohlendioxids. Der Strahlungsantrieb von Kondensstreifen alleine wird sogar um das Neunfache übertroffen. Die Kondensstreifen-induzierte Bewölkung – contrail-induced cloudiness (CIC) – ist damit der größte Faktor beim Strahlungsantrieb des zivilen Flugverkehrs.

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In dem Ergebnis sind den Forschern zufolge Wechselwirkungen mit natürlichen Wolken bereits berücksichtigt. Denn die zusätzlich entstandenen Kondensstreifen-Zirren entziehen der Atmosphäre Feuchtigkeit, so dass die natürliche Bewölkung zurückgeht. Der direkt wärmende Strahlungsantrieb wird dabei um etwa 20 Prozent kompensiert. Anhand der neuen Berechnungsmethode können die DLR-Wissenschaftler den Einfluss der Kondensstreifen-Zirren auf das Klima umfassend bestimmen.

Bald weniger Kondensstreifen-Zirren?

Es gibt mittlerweile verschiedene Ansätze zur Reduzierung der Kondensstreifen-Zirren. Auf der technischen Seite können Flugzeugentwickler versuchen, den Ausstoß von Rußpartikeln und Wasserdampf zu reduzieren, zum Beispiel durch Veränderung des Antriebsystems der Flugzeuge. Auch die Wirkung unterschiedlicher Treibstoffe kann dahin gehend weiter erforscht werden.

Auf Seiten der Flugführung gibt es ebenfalls Möglichkeiten, den Strahlungshaushalt des Luftverkehrs zu senken. Die Bildung von Kondensstreifen-Zirren wird durch Feuchtigkeit in der Atmosphäre begünstigt. Werden bevorzugt trockene Gebiete durchflogen, entstehen dort keine oder weniger dieser menschenbedingten Wolken, so die DLR-Wissenschaftler.

Strategien zum Klimaschutz

Daraus folgende Strategien zum Klimaschutz müssen ihrer Meinung nach allerdings stets berücksichtigen, dass die Verminderung der Kondensstreifen-Zirren mitunter die Erhöhung anderer Emissionswerte des Flugverkehrs zur Folge haben kann.

Basierend auf den neuen Abschätzungen des DLR-Instituts für Physik der Atmosphäre können nun Vorgehensweisen für den Klimaschutz erarbeitet werden, welche diesen wichtigen Effekt von Kondensstreifen-Zirren mit einbeziehen. Gleichzeitig unternehmen die Atmosphären- und Klimaforscher laufend Anstrengungen die Modellvorhersagen zu optimieren. (Nature Climate Change, 2011)

(Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), 31.03.2011 – DLO)

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