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Wasserstoffflieger: Wie wirken sich Kondensstreifen auf das Klima aus?

© SNA / Alexander WilfKondensstreifen von einem Flugzeug
Kondensstreifen von einem Flugzeug - SNA, 1920, 06.02.2021
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Kondensstreifen von Flugzeugen können für ordentliche Erwärmung sorgen. Kurzfristig sind sie deutlich schlimmer als das CO2. Dafür aber verschwinden sie schnell. Was bedeutet aber der Einfluss von Kondensstreifen für Entwicklungen rund um Wasserstoffflugzeuge?
Die Luftfahrt will emissionsfrei werden oder die Menge der ausgestoßenen Treibhausgase reduzieren. Die Ansätze erstrecken sich von Beimischungen von Biokraftstoffen über synthetische Kraftstoffe, die mittels erneuerbarer Energien produziert werden, bis hin zu Flugzeugen, die auf Kohlenwasserstoffe als Antriebsmittel verzichten.
Im letzteren Bereich sind bislang nur elektrisch angetriebene Maschinen geflogen, für den elektrischen Jumbojet bräuchte es eine Revolution in der Energiedichte und im Gewicht von Batterien. Weil man auf so eine Revolution nicht setzen kann, kommt hier auch das Thema Wasserstoff als weitere fossilfreie Alternative ins Spiel. Airbus hat etwa einen Wasserstoff-Passagierflieger zum Jahr 2035 angekündigt, der 120 bis 200 Menschen befördern soll.
Aber das ist noch Zukunftsmusik und derzeit wurden auch mit Wasserstoff nur kleine Maschinen angetrieben. Unter diesen Maschinen befindet sich der Viersitzer Hy4, der am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) entwickelt wurde und erprobt wird. Das DLR ist aber nicht nur ein Ort, an dem Experimente mit Wasserstofffliegern durchgeführt werden, dort wird auch die Auswirkung von Kondensstreifen auf das Klima untersucht.
Denn neben dem CO2 stoßen Flugzeuge auch Wasserdampf aus, der in der höheren Atmosphäre sofort kondensiert und die allseits bekannten Streifen am Himmel hinterlässt. Und die sollen in dieser Höhe auch zum Treibhauseffekt beitragen, von dessen Ausmaß letztendlich auch die Entwicklung von Wasserstofffliegern abhängt. SNA-News wollte wissen, was die Forscher bislang dazu in Erfahrung bringen konnten. Andreas Klöckner aus dem Bereich Programmstrategie Luftfahrt und Rober Sausen vom DLR-Institut für Physik der Atmosphäre haben geantwortet.
Hamburg-Moorburg (Archivbild) - SNA, 1920, 28.01.2021
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Kondensstreifen kurzfristig schlimmer als CO2

Wenn man sich in einer Momentaufnahme die Auswirkungen von dem anschaut, was das Flugzeug gerade hinter sich ausstößt, dann gilt: Kondensstreifen haben einen starken erwärmenden Effekt. „Als Strahlungsantrieb ist der Beitrag der Kondensstreifen sogar größer als der des CO2“, bemerken die DLR-Forscher. Allerdings gilt auch: „Wesentlicher Unterschied der Nicht-CO2-Emissionen zu den CO2-Emissionen ist die Verweildauer in der Atmosphäre: Kohlendioxid „lebt“ wesentlich länger, deutlich mehr als hundert Jahre, verteilt sich deshalb nahezu homogen. Die Wirkung ist daher unabhängig vom Emissionsort. Wegen ihrer kürzeren Lebensdauer hängt die Wirkung der Nicht-CO2-Effekte dagegen stark von Emissionszeit- und -ort ab“, so die Forscher. Will heißen: Über die Jahre summiert sich der Einfluss von Kohlendioxid auf das Klima und übertrifft die kurzfristigen Effekte der Kondensstreifen deutlich.
Dass dieser kurzfristige Effekt, so kurzfristig er sein mag, stark zu Buche schlagen kann, verdeutlicht die Menge solcher Wolken, die den Himmel zeitweise verdecken:
„Normalerweise ist an einem Tag nur eine relativ kleine Fläche, wenige Prozent, des Himmels mit Kondensstreifen und Kondensstreifen-Zirren bedeckt. Es gibt aber auch Fälle, wo die Bedeckung 100 Prozent erreichen kann“, fügen Klöckner und Sausen hinzu. „Global liegt die Bedeckung durch Zirren im Mittel bei 30 bis 75 Prozent je nach Satellitensensor und bei Kondensstreifen weniger als ein Prozent. In Europa wird bei Kondensstreifen bis zu ca. zehn Prozent im Mittel erreicht.“
Der Einfluss der Kondensstreifen kann direkt beeinflusst werden durch die Wahl „klima-optimierter Flugrouten“, denn die Wirkung hängt davon ab, ob am Tag oder in der Nacht, in welcher Höhe und in welchen Regionen geflogen wird. Durch solche Optimierungen kann sich der aufwärmende Effekt von Kondensstreifen nicht nur verringern lassen, sondern teilweise sogar Kühleffekte erreicht werden. Solche Überlegungen dürften mit dem Aufkommen von Wasserstofffliegern noch an Bedeutung gewinnen, denn da entsteht deutlich mehr Wasser als bei Kerosinfliegern.
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Wie werden Daten zu Kondensstreifen & Co. gewonnen?

„Direkt messen oder beobachten konnte man bislang nur einen Teil der Beiträge des Luftverkehrs zur Klimaänderung“, heben die Forscher hervor. Das gelte auch für andere Sektoren, etwa beim Landverkehr. Nachdem sich Teilchen in der Luft verteilen und zum Teil in chemische Reaktionen eintreten, wird es immer schwerer, sie von anderen Teilchen und Prozessen abzugrenzen, die nicht vom Flugzeug herrühren. „Lineare Kondensstreifen kann man aber sowohl vom Boden als auch vom Satelliten beobachten. Die aus den linearen Kondensstreifen entstehenden Kondensstreifen-Zirren kann man nur beobachten, wenn man die zeitliche Entwicklung verfolgt“, so die DLR-Forscher. Messungen würden ziemlich genaue Informationen über Partikelzahl, -größe und -form geben, die wiederum für die Überprüfung der Computermodelle wichtig sind.
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