Op welke manieren dragen vliegtuigstrepen bij aan het broeikaseffect?

broeikaseffect

Vliegtuigstrepen zijn lijnvormige wolken van ijskristallen die tijdens de kruisvlucht (tussen 8 en 13 km hoogte) van vliegtuigen ontstaan als waterdamp in de uitlaatgassen condenseert. Als de atmosfeer warm en droog is, verdampen deze condenssporen snel. In een koude en vochtige atmosfeer daarentegen blijven condenssporen lang hangen en spreiden uit. De condenssporen die lang blijven hangen kunnen cirruswolken (sluierwolken op grote hoogte) vormen. Klimaatwetenschappers zijn erg geïnteresseerd in de extra cirruswolken die zo ontstaan want die veroorzaken een onbalans tussen de binnenkomende straling van de zon en de uitgaande warmtestraling van het aardoppervlak. Op wereldwijde schaal is de bijdrage van condenssporen waarschijnlijk meer dan 50% van de totale door de luchtvaart veroorzaakte opwarming van de aarde. In die schatting zit wel een grote onzekerheid.

Lees meer... 3 min. leestijd

Hoe ontstaan vliegtuigstrepen?

Bij de verbranding van brandstoffen in vliegtuigmotoren ontstaat waterdamp. Als de luchttemperatuur laag genoeg is, raakt die waterdamp verzadigd en beginnen zich druppeltjes te vormen (oftewel de waterdamp condenseert). Als de pluim met uitlaatgassen verder afkoelt door vermenging met de koude omgevingslucht bevriezen de nieuwgevormde waterdruppels snel in de ijskristallen waaruit het condensspoor bestaat (zie Afbeelding 1) [1]. Onder andere roet- en zwaveldeeltjes die bij de verbranding van kerosine uitgestoten worden, fungeren als kernen die de vorming van ijskristallen bevorderen [2]. Condenssporen kunnen alleen zo ontstaan bij temperaturen lager dan -40°C die in de atmosfeer boven ongeveer 8km hoogte voorkomen [3].

Afbeelding 1: Condenssporen achter de straalmotoren van een vliegtuig.

“ Condenssporen kunnen alleen zo ontstaan bij temperaturen lager dan -40°C die in de atmosfeer boven ongeveer 8km hoogte voorkomen. ”

Condenssporen die lang blijven hangen zijn belangrijk

Hoe het verder gaat met een condensspoor waarin zich ijskristallen vormen hangt af van de atmosferische vochtigheid. Als de relatieve vochtigheid laag is, zal het condensspoor maar kort bestaan en zullen nieuwgevormde ijsdeeltjes snel verdampen. Het resulterende lijnvormige condensspoor is dan kort. Als de relatieve vochtigheid hoog is, zal het condensspoor lang blijven bestaan en zullen nieuwgevormde ijsdeeltjes blijven groeien door water uit de omringende atmosfeer op te nemen. Het resulterende lijnvormige condensspoor strekt zich ver achter een vliegtuig uit en gaat over in cirruswolken (zie Afbeelding 2). Zulke condenssporen kunnen uren zichtbaar blijven en uitgroeien tot wolken van enkele kilometers breed en 200 tot 400 meter dik. Condenssporen verspreiden zich vanwege turbulentie die veroorzaakt wordt door het vliegtuig, verschillen in windsnelheid en opwarming door zonnestraling.

Afbeelding 2: Condenssporen die lang blijven hangen, zich verspreiden en ontwikkelen tot cirruswolken. (Foto: Prof. dr. Henri Werij, TU Delft)

Wat is het effect van contrails op de wereldwijde opwarming?

Condenssporen fungeren als een soort "tapijt" in de atmosfeer. Ze verstrooien de binnenkomende zonnestraling terug (afkoelend effect) en ze blokkeren de uitgaande warmtestraling van het aardoppervlak, waardoor de warmte wordt vastgehouden (opwarmend effect). Gemiddeld zijn de opwarmende effecten van condenssporen groter dan de afkoelende effecten. De wereldwijde gemiddelde stralingsforcering veroorzaakt door condenssporen is ongeveer 0,05 W/m² (dat is ongeveer 50% van de totale door de luchtvaart veroorzaakte stralingsforcering. Vanwege het lage niveau van het wetenschappelijke begrip is de onzekerheid in deze schatting nog erg groot [4].

Hoe kwam dit artikel tot stand?

Deze vraag is gesteld door Theo (71), Bergum

Deze vraag is beantwoord door: Feijia Yin
Reviewer: Herman Russchenberg
Redacteur: Kevin Helfer & Arfor Houwman
Gepubliceerd op: 5 april 2024
Wat vond je van dit antwoord? Geef ons je mening

[1] US Environmental Protection Agency, Aircraft Contrails Factsheet, EPA430-F-00-005, 2000.

[2] Kärcher, B. Formation and radiative forcing of contrail cirrus. Nat Commun, 9, 1824, 2018.

[3] Schumann, U. On conditions for contrail formation from aircraft exhausts. Meteorol. Z., 5, 4-23, 1996.

[4] D.S. Lee, D.W. Fahey, A. Skowron, M.R. Allen, U. Burkhardt, Q. Chen, S.J. Doherty, S. Freeman, P.M. Forster, J. Fuglestvedt, A. Gettelman, R.R. De León, L.L. Lim, M.T. Lund, R.J. Millar, B. Owen, J.E. Penner, G. Pitari, M.J. Prather, R. Sausen, L.J. Wilcox, The contribution of global aviation to anthropogenic climate forcing for 2000 to 2018, Atmospheric Environment, 244, 2021.

[5] Minnis, P., Ayers, J. K., Palikonda, R. and Phan, D., Contrails, cirrus trends, and climate. J. Clim., 17, 1671-1685, 2004.

©De tekst is beschikbaar onder de licentie Creative Commons Naamsvermelding-NietCommercieel-GelijkDelen 4.0 Internationaal, er kunnen aanvullende voorwaarden van toepassing zijn. Zie de gebruiksvoorwaarden voor meer informatie.