Wetenschappers onderzoeken de vorming van condensstrepen om klimaatimpact te verminderen

Van de ontwikkeling van nieuwe materialen die vliegtuigen lichter maken tot de verkenning van alternatieve brandstoffen, de luchtvaartindustrie maakt stappen richting het verminderen van haar ecologische voetafdruk.

Een aspect van vluchten dat verrassend slecht is voor het milieu zijn de condensstrepen, de lange, dunne wolken die zich achter straalvliegtuigen vormen terwijl ze door de lucht vliegen. De vorming van condensstrepen is een complex proces waarbij hete uitlaatgassen worden gemengd met koude lucht. Onder bepaalde atmosferische omstandigheden kunnen deze dunne sporen van gecondenseerde waterdamp zich uitbreiden tot condensstrepen cirruswolken, die warmte vasthouden die anders in de ruimte zou worden vrijgegeven. Dit verwarmingseffect wordt geschat op meer dan de helft van de totale klimaatimpact van de luchtvaart.

Fangqun Yu, een senior onderzoeker aan het Atmospheric Sciences Research Center van de Universiteit van Albany, heeft een paper gepubliceerd in Environmental Science & Technology die het proces van condensstrepvorming onderzoekt, met een specifieke focus op de rol van niet-vluchtige (roet) deeltjes en vluchtige deeltjes. Hun bevindingen kunnen nieuwe aanwijzingen bieden voor het verminderen van de klimaatimpact van condensstrepen en het bouwen aan een duurzamere luchtvaart.

“Roetdeeltjes, gevormd tijdens de verbranding van brandstof in vliegtuigmotoren, zijn bekend om hun dominante rol in de vorming van condensstrepenijskristallen,” aldus Yu. “Nu de luchtvaartindustrie zich richt op duurzame brandstoffen en nieuwe motortechnologieën, worden roetemissies aanzienlijk verminderd en worden vluchtige deeltjes die in de uitlaatgassen van motoren worden gevormd (na emissie) belangrijk om te analyseren.”

“Dit onderzoek heeft als doel onze kennis te verbeteren van de processen die het aantal gevormde condensstrepenijskristallen tijdens vluchten beheersen, met focus op zowel de grootte van roetdeeltjes als op vluchtige deeltjes.”

De wetenschap van condensstrepen

Om hun bevindingen te bereiken, voerde het onderzoeksteam, dat ook Bruce Anderson van het NASA Langley Research Center en Bernd Kärcher van het Duitse Ruimtevaartcentrum omvatte, vluchtsimulaties uit met gegevens van de recente ECLIF (Emission and Climate Impact of alternative Fuels) veldcampagnes. Terwijl eerder onderzoek had aangetoond dat vluchtige deeltjes alleen van belang zijn nadat roetemissies tijdens vluchten aanzienlijk zijn verminderd, suggereren de nieuwe bevindingen dat dit misschien niet het geval is.

Yu zegt dat hun resultaten de noodzaak onderstrepen voor een dieper begrip van het proces van condensstrepvorming. “Ons onderzoek geeft aan dat vluchtige deeltjes kunnen bijdragen aan het aantal ijskristallen in een condensstrepen bij gemiddelde niveaus van roetemissies en gemiddelde temperaturen in de lucht, waardoor de reikwijdte van de omstandigheden wordt vergroot waarin deze deeltjes een factor worden,” voegde Yu toe. “Dit is belangrijk als we de klimaatimpact van condensstrepen beoordelen, zowel tijdens huidige vluchten als voor toekomstige, meer duurzame vluchten.”

Focus op duurzame luchtvaart

Yu’s onderzoek richt zich op grootte-resolutiedeeltjes microfysica en aerosol-wolkinteracties die van invloed zijn op klimaatverandering. Hij bestudeert al meer dan twee decennia de microfysica van deeltjes in de atmosfeer (inclusief de vorming van condensstrepen) en hun impact op het milieu. In zijn eerdere werk ontwikkelde Yu een geavanceerd model voor het simuleren van deeltjes- en condensstrepenvorming en heeft hij verschillende wetenschappelijke papers over dit onderwerp gepubliceerd.

Momenteel werkt hij samen met een team van GE Research om een beter begrip te krijgen van de impact van schone luchtvaartbrandstoffen en nieuwe motortechnologieën op de vorming van condensstrepen. Het onderzoeksteam heeft het afgelopen jaar experimenten uitgevoerd in de hoogte-simulatiekamer van het NASA Glenn Research Center in Cleveland.