Meeste langlevende vliegtuigstrepen ontstaan in natuurlijke ijsklimaatwolken, niet in heldere luchten

Prof. Andreas PetzoldInstituut voor Klimaat- en Energiesystemen–Troposfeer (ICE-3) heeft nieuwe inzichten gedeeld over het effect van contrails op het klimaat. Contrails, die we vaak zien in de blauwe lucht, zijn een directe herinnering aan dagelijks luchtverkeer en de impact daarvan op het milieu. Tot nu toe was het effect van contrails op het klimaat slechts gedeeltelijk begrepen, maar men vermoedt dat ze voornamelijk een opwarmend effect hebben.

Onderzoekers van het Forschungszentrum Jülich en universiteiten in Mainz, Keulen en Wuppertal hebben ontdekt dat maar liefst 80% van alle langlevende contrails niet in wolkenloze luchten worden gevormd, maar binnen bestaande natuurlijke ijsklokken, bekend als cirruswolken. Het klimaatimpact van deze ingesloten contrails is tot nu toe nauwelijks onderzocht. De studie, gepubliceerd in het tijdschrift Nature Communications, biedt nieuwe inzichten die mogelijk van invloed kunnen zijn op de planning van klimaatvriendelijke vliegroute in de toekomst.

Contrails ontstaan wanneer hete uitlaatgassen van een vliegtuigmotor zich mengen met de koude lucht op een hoogte van ongeveer 10 kilometer. In droge lucht verdwijnen de meeste contrails snel, maar in koude, vochtige lucht kunnen ze enkele uren aanhouden en zich ontwikkelen tot uitgebreide cirruswolken. Cirruswolken zijn hoge, dunne ijsklokken op een hoogte van ongeveer 5 tot 12 kilometer, die vaak verschijnen als delicate, waaiervormige sluiers in de lucht. Tot nu toe werd aangenomen dat langlevende contrails voornamelijk in heldere lucht ontstaan, waar ze hun opwarmende effect uitoefenen. De nieuwe studie toont echter aan dat ze voornamelijk binnen bestaande natuurlijke ijsklokken worden gevormd. De klimatologische implicaties hiervan hebben tot nu toe weinig aandacht gekregen.

Impact van contrail cirrus op het klimaat
Onderzoek heeft aangetoond dat de cirruswolken die uit contrails ontstaan, bekend als contrail cirrus, een grotere impact op het klimaat hebben dan directe CO2-emissies van luchtverkeer. Ze houden een deel van de warmte die van de aarde wordt uitgestraald vast in de atmosfeer, wat bijdraagt aan de wereldwijde opwarming. Of het effect daadwerkelijk opwarmend of in sommige gevallen licht koel is, hangt af van de omgevingsomstandigheden.

Als contrail cirruswolken zich vormen in heldere lucht of in dunne ijsklokken, versterken ze doorgaans het opwarmende broeikaseffect. Zonlicht dringt door de relatief dunne ijsklokken, wordt door de aarde geabsorbeerd en de resulterende warmte wordt vervolgens door de ijsklok vastgehouden, wat de atmosfeer verder opwarmt. Aan de andere kant, als ze optreden in zeer dichte wolken, waar de zon nauwelijks zichtbaar is, wordt het zonlicht door de wolk weerkaatst en bereikt het de aarde nauwelijks, wat leidt tot een koelend effect.

Een meer gedifferentieerde kijk op contrails
De processen die plaatsvinden wanneer contrails overlappen met natuurlijke cirruswolken en hun effecten op het klimaat zijn nog steeds slecht begrepen. “Onze resultaten tonen aan dat we in de toekomst een meer gedifferentieerde kijk op de klimatologische impact van contrails nodig hebben,” zegt Prof. Andreas Petzold. Prof. Martina Krämer voegt hieraan toe: “Als de meeste langlevende contrails binnen natuurlijke wolken voorkomen, kan het effectiever zijn om klimaatvriendelijke vliegroutes te plannen, niet alleen op basis van heldere luchten maar ook rekening houdend met bestaande ijsklokstructuren.”

Commerciële vluchtgegevens als basis voor onderzoek
Voor de studie maakten de onderzoekers gebruik van meetgegevens voor temperatuur en waterdamp die door commerciële luchtvaartmaatschappijen zijn verzameld boven de Noord-Atlantische Oceaan tussen 2014 en 2021. Deze vliegtuigen maken deel uit van de Europese onderzoeksinfrastructuur IAGOS (In-service Aircraft for a Global Observing System), dat deels gecoördineerd wordt door het Forschungszentrum Jülich. IAGOS-vliegtuigen zijn uitgerust met instrumenten die continu atmosferische gegevens registreren tijdens reguliere vluchtoperaties, wat een wereldwijd unieke mogelijkheid biedt.

Internationale samenwerking om klimaatimpact te verminderen
De resultaten van de studie worden geïntegreerd in de lopende internationale activiteiten van de Wereld Meteorologische Organisatie (WMO), de Internationale Burgerluchtvaartorganisatie (ICAO), de Europese Unie Luchtvaartveiligheidsagentschap (EASA) en de luchtvaartindustrie. Het doel is om een duurzame strategie voor vluchtplanning te ontwikkelen om de klimatologische impact van contrails in de toekomst te verminderen door vliegroutes op een klimaatvriendelijkere manier te plannen. IAGOS-vliegtuigen zullen een sleutelrol blijven spelen in de evaluatie van dergelijke strategieën in de toekomst.