"Unterschätzen Klimawirkung"Treibstoff wohl entscheidend für Bildung von Kondensstreifen
Kondensstreifen verstärken ähnlich wie Treibhausgase die Erderwärmung. Modernere und sparsamere Triebwerke lösen das Problem jedoch nicht, warnen Forscher. Entscheidend sei vielmehr die Zusammensetzung des Treibstoffs.
Wenn Flugzeuge weniger Kondensstreifen erzeugen sollen, reicht es nicht aus, dass ihre Triebwerke weniger Ruß ausstoßen. Messungen in der typischen Flughöhe von Passagierflugzeugen zeigen, dass auch sogenannte Magermotoren - die sparsamer mit Treibstoff umgehen - ähnlich viele Kondensstreifen wie herkömmliche Triebwerke bilden. Entscheidend ist offenbar etwas anderes: der Treibstoff.
Kraftstoffe mit weniger Schwefel und aromatischen Verbindungen sorgen für eine geringere Bildung von Eiskristallen, aus denen die Kondensstreifen bestehen. Zu diesem Ergebnis kommt ein Forschungsteam um Christiane Voigt vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Oberpfaffenhofen im Fachjournal "Nature".
Kondensstreifen erwärmen die Erde
Kondensstreifen sind nicht nur sichtbare Spuren am Himmel, sie beeinflussen auch das Klima. Sie bestehen aus Eiskristallen, die zwar Sonnenlicht aus dem All reflektieren und somit abkühlend wirken. Allerdings tragen die Eiskristallwolken so auch zur Erderwärmung bei, weil sie die von der Erde abgegebene Wärme ebenfalls zurückhalten. Insgesamt überwiegt letzterer Effekt, weshalb Kondensstreifen den sogenannten Strahlungsantrieb – also den Effekt, der zur Erderwärmung beiträgt - verstärken.
Auch Treibhausgase sorgen dafür, dass von der Erde reflektierte Sonnenstrahlung nicht ins Weltall entweichen kann. Laut den Forschern ist der Effekt durch Kondensstreifen im Durchschnitt ähnlich groß wie der durch die gesamten CO₂-Emissionen des Luftverkehrs seit dessen Beginn. Deshalb arbeitet das DLR gemeinsam mit Partnern daran, Kondensstreifen zu vermeiden oder klimafreundlicher zu machen.
Zur Bildung von Kondensstreifen durch Magermotoren in Reiseflughöhen gab es bisher nur theoretische Modelle, deren Werte jedoch extrem weit auseinanderlagen. Deshalb führte das Forschungsteam Messflüge durch: Mit einem DLR-Forschungsflugzeug wurden Proben aus den Abgasen von A321neo-Flugzeugen genommen. In deren Abgas maßen sie einen mittleren Emissionsindex von 1,6 Billiarden Eiskristallen pro Kilogramm Kraftstoff, was etwa 1000-mal so hoch wie der entsprechende Rußpartikel-Emissionsindex war. Das Ergebnis: In großen Höhen entstehen die Eiskristalle nicht hauptsächlich an Rußteilchen, sondern durch gefrorene winzige Wassertröpfchen aus den Abgasen.
Weniger Schwefel, weniger Kondensstreifen
Die Forscher untersuchten deshalb weitere Einflussfaktoren. Einer der Faktoren ist demnach der Anteil an Schwefel im Treibstoff, der sehr unterschiedlich hoch sein kann. Bei ihrer Analyse fanden die Wissenschaftler heraus, dass weniger Schwefel zu weniger Eiskristallen und damit zu weniger Kondensstreifen führt. Des Weiteren sorgt auch ein geringer Anteil an aromatischen Verbindungen für weniger Eiskristalle. Das trifft beispielsweise auf synthetische Kraftstoffe zu, die nicht aus Erdöl hergestellt werden. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass sich Eis je nach Betriebsweise der Triebwerke unterschiedlich bildet.
Wenn viele Rußpartikel vorhanden sind, lagert sich Eis vor allem an diesen größeren Partikeln an. Gleichzeitig entstehen aus Schwefel und anderen Stoffen sehr kleine Teilchen (Aerosole), die ebenfalls an der Eisbildung beteiligt sind. Fehlt Ruß – wie im sparsamen Magerbetrieb –, bilden sich die Eiskristalle stattdessen an diesen kleinen Aerosolen. Voigt und ihre Kollegen dringen darauf, dass die Ergebnisse der Studie in globale Modelle für Flugzeugflotten einfließen. Derzeit würden etwa zehn Prozent der Passagierflugstrecken mit Triebwerken im Magerbetrieb zurückgelegt – Tendenz steigend.
Die Forscher warnen, dass diese Triebwerke klimaschädlicher sein könnten als bisher angenommen. "Annahmen über geringe Eiskristallmengen in Kondensstreifen bei diesen Triebwerken können deren Klimawirkung unterschätzen", betonen die Studienautoren. Künftig sollte deshalb stärker auf alle Partikel im Abgas geachtet werden – nicht nur auf Ruß.