Die Klimaauswirkungen von Kondensstreifen eindämmen
Dass der Luftverkehr einen erheblichen CO2-Fußabdruck verursacht, ist allgemein bekannt. Doch Flugzeuge stoßen nicht nur CO2 aus. Sie erzeugen auch Kondensstreifen. Die sichtbaren langen, weißen Streifen am Himmel, die hochfliegende Jets hinterlassen, sind eigentlich Eiswolken. Obwohl sie aus winzigen Eiskristallen bestehen, haben Kondensstreifen meist einen Erwärmungseffekt, der dem von Treibhausgasen ähnelt. Wenn der Luftverkehr weniger Klimaauswirkungen verursachen soll, sind Maßnahmen für die Reduzierung von CO2 und Kondensstreifen erforderlich. Das EU-finanzierte Projekt BeCoM(öffnet in neuem Fenster) unterstützt letztgenanntes Vorhaben. „Durch die Entwicklung neuer Methoden zur genauen örtlichen und zeitlichen Vorhersage persistenter Kondensstreifen möchten wir eine wissenschaftliche Grundlage für politische Strategien zur Verringerung der Klimaauswirkungen im Luftverkehr schaffen“, sagt Feijia Yin, außerordentliche Professorin für Luft- und Raumfahrttechnik an der technischen Universität Delft(öffnet in neuem Fenster), dem koordinierenden Partner des Projekts.
Die Unsicherheit bei der Vorhersage von Kondensstreifen angehen
Die Herausforderung besteht darin, dass sich heutige numerische Wettervorhersagesysteme mit der genauen Vorhersage von Übersättigung in Bezug auf Eis schwer tun – diese ist ein entscheidender Faktor für die Persistenz von Kondensstreifen und deren Strahlungsantrieb. „Diese Unsicherheit begrenzt die Wirksamkeit der Flugstreckenumleitungsstrategien, mit denen die Strahlungseffekte von Kondensstreifen reduziert werden sollen“, erklärt Yin. Um dieser Unsicherheit zu begegnen, verfolgt das BeCoM-Projekt einen mehrstufigen Ansatz, der gezielte Wasserdampfbeobachtungen mit verbesserten Darstellungen relevanter physikalischer Vorgänge in numerischen Wettervorhersagemodellen kombiniert. Zudem kommen fortschrittliche Techniken der künstlichen Intelligenz zum Einsatz, um die Wettervorhersage und die Erkennung von Kondensstreifen in Satellitenbildern zu verbessern. Mit diesem Modell simulierte das Projekt Flugwege, die bei relativ moderaten Kosten zu deutlich weniger Kondensstreifen beitragen kann. Durch Verbesserungen bei der physikalischen Modellierung und bei den Datenassimilationsmethoden wurden zudem Verzerrungen hinsichtlich der Luftfeuchtigkeit in der oberen Troposphäre im ICON-Modell(öffnet in neuem Fenster), einem globalen numerischen Wettervorhersagesystem, reduziert.
Anreize zur Verringerung von Kondensstreifen
BeCoM untersuchte ein Bepreisungskonzept für Nicht-CO2-Klimaauswirkungen, das als Erfassungssystem dienen könnte, um Anreize für klimafreundliche Betriebsmaßnahmen zu setzen. „Mit genauen, wetterabhängigen Klimareaktionsmodellen, wie sie von BeCoM vorgeschlagen werden, wird die Bepreisung der Nicht-CO2-Klimaauswirkungen des Luftverkehrs konzeptionell durchführbar“, bemerkt Yin. Tatsächlich deuten vorläufige Ergebnisse des Projekts darauf hin, dass eine solche Bepreisung ohne wesentlichen Einfluss auf die Flugticketpreise zu einer erheblichen Reduzierung von Kondensstreifen führen könnte. Das Forschungsteam empfiehlt einen mehrstufigen Ansatz, um eine effektive Umsetzung zu gewährleisten. „Die schrittweise Einbeziehung der Nicht-CO2-Auswirkungen in das EU-Emissionshandelssystem(öffnet in neuem Fenster) (EU-EHS) könnte die wirtschaftlichen Folgen begrenzen, die betriebliche Anpassung erleichtern und genügend Zeit für das Ausreifen der Methoden lassen, während gleichzeitig Anreize zur Verringerung von Kondensstreifen gewahrt bleiben“, fügt Yin hinzu.
Ein Fahrplan zur Begrenzung der Klimaauswirkungen von Kondensstreifen
Die Verringerung von Kondensstreifen beginnt mit besseren Vorhersagen zur Übersättigung in Bezug auf Eis – und ebendies hat das BeCoM-Projekt erreicht. „Die erweiterten Messungen, verbesserten Vorhersagen und Betriebsversuche bieten eine solide Grundlage, um die verbleibenden Unsicherheiten bei der Vorhersage der Übersättigung in Bezug auf Eis zu überwinden und die Klimaauswirkungen von Kondensstreifen zu verringern“, lautet das Fazit von Yin. Die Projektpartner(öffnet in neuem Fenster) arbeiten auf dieser Basis nun daran, die verbleibenden Unsicherheiten zu beseitigen. Dies soll durch erweiterte Beobachtungsnetze für Wasserdampf in der oberen Troposphäre, den Vergleich numerischer Wettervorhersagemodelle, die Integration von Satellitendaten, die Auswertung von realen Flugdaten, Simulationen auf Netzebene und die Risikobewertung von Maßnahmen zur Reduzierung von Kondensstreifen gelingen.
