03.11.2021

Verhinderung von Kondensstreifen mit der richtigen Flughöhe

Eisübersättigte Regionen und Wolken werden in einem vertikalen Abstand von bis zu 600 Metern über- oder unterflogen.

Zwei Drittel der Auswirkungen des Luft­verkehrs auf das Klima sind auf Nicht-CO2-Effekte von Flug­zeugen zurück­zu­führen. Dabei spielt die Vermeidung von Kondens­streifen eine Schlüssel­rolle bei der Eindämmung des Klima­wandels. Seit Anfang 2021 führte das Maastricht Upper Area Control Centre MUAC von Euro­control in Zusammen­arbeit mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt einen weltweit ersten Live-Betriebs­versuch zur Vermeidung von Kondens­streifen durch, um die Nicht-CO2-Effekte zu verringern. Im Versuch wurden in den ersten zehn Monaten des Jahres insgesamt 209 Flug­bahnen ein­be­zogen.

Abb.: Passagier­flug­zeug in den Wolken. (Bild: A. Morellon, DLR; CC-BY 3.0)
Abb.: Passagier­flug­zeug in den Wolken. (Bild: A. Morellon, DLR; CC-BY 3.0)

Die Probeläufe wurden an ausge­wählten Terminen, nach 18 Uhr Ortszeit und in der Nacht durch­ge­führt. Zu diesen Zeiten ist die wärmende Wirkung von Kondens­streifen und den result­ie­renden Kondens­streifen-Zirren besonders ausgeprägt. Ein Planer-Team von MUAC und DLR interpretierte die Wetter­vor­hersage hinsicht­lich eisüber­sättigter Regionen und Wolken und gab den Flug­lotsen Anweisungen, diese Gebiete für Kondens­streifen­bildung in einem vertikalen Abstand von bis zu 600 Metern zu über- oder zu unter­fliegen. Die Forscher bereiten damit operatio­nelle Verfahren zur Kondens­streifen­vermeidung für zukünftige Routine-Einsätze vor. Anhand vom DLR bereit­ge­stellter Satelliten­bilder wird der Erfolg der Kondensstreifenvermeidung bis zum Abschluss des Projekts Ende des Jahres überprüft.

„Die Versuchsreihe zeigt uns, dass es prinzipiell möglich ist, beim realen Flug­verkehr klima­freund­lichere Routen und Höhen zu nutzen“, sagt Robert Sausen vom DLR-Institut für Physik der Atmosphäre in Ober­pfaffen­hofen. „Das Experiment macht deutlich, welche technischen und operatio­nellen Heraus­forderungen zu meistern sind, wenn man derartige Maßnahmen im größeren Umfang durch­führen möchte.“ Während der Versuchs­reihe bewerteten die Forscher die technische Machbar­keit der Kondens­streifen­vermeidung mittels Flug­führungs­maßnahmen, die Genauig­keit der Wetter­vorher­sagen zu eisüber­sättigten Regionen sowie die betrieb­liche Umsetz­bar­keit bei bestimmten Verkehrs­belas­tungen.

Andere Mittel zur Vermeidung von eisüber­sättigten Regionen, wie prätakt­ische Planung, seitliche Ausweich­manöver oder Änderungen am Flugzeug­design, waren nicht Gegen­stand dieses Forschungs­projekts. Flugzeuge, die Reise­flug­höhen ober­halb oder unter­halb der vorher­ge­sagten eisüber­sättigten Regionen anforderten, wurden im Steig- oder Sinkflug durch diese Regionen geleitet. Hier kann zukünftig auch ein modifi­zierter Ansatz vorge­schlagen werden. Die Forscher sind zuver­sicht­lich, dass die Ergebnisse der MUAC/DLR-Versuchs­kampagne dazu beitragen, die Luftfahrt zukünftig klima­freund­licher zu gestalten.

Flugzeugtriebwerke stoßen Wasserdampf und Rußpartikel aus. Der emittierte Wasser­dampf führt bei passenden atmo­sphä­rischen Bedingungen zur Bildung von Kondens­streifen, die am Himmel sichtbar werden. Bei passender Feuchte der Atmosphäre können diese Kondens­streifen langlebig sein und werden so als Kondens­streifen-Zirren am Himmel sichtbar. Die emittierten Rußpartikel, die als zusätzliche Kondensations­keime wirken, verändern Größe und Anzahl der Eispartikel in einem Kondens­streifen und beein­flussen so deren Lebens­dauer und Strahlungs­wirksamkeit. Kondens­streifen-Zirren können je nach Sonnen­stand und Untergrund lokal eine wärmende oder kühlende Wirkung entfalten. Dabei zeigen Forschungs­arbeiten, dass global die wärmende Wirkung überwiegt. Das Auftreten dieser Wolken ist zeitlich und räumlich äußerst variabel, so dass einige wenige Kondens­streifen-Hotspots für einen großen Teil der wärmenden Wirkung verant­wortlich sind. Diese zu vermeiden, zeigt ein großes Potenzial für das klima­freundliche Fliegen von Morgen.

DLR / RK

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