Luftfahrt Projekt A4Climate: Wie lassen sich Kondensstreifen vermeiden?

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DLR-Standort Bonn Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

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17 Partner aus Forschung und Industrie untersuchen innerhalb des Projekts A4Climate, wie sich die Auswirkungen der Luftfahrt auf das Klima minimieren und Kondensstreifen vermeiden lassen. Dabei kommt das Forschungsflugzeug Falcon 20E des DLR zum Einsatz, das die Kondensstreifen genau dort erfasst und vermisst, wo sie entstehen.

Kondensstreifen entstehen in großer Höhe, wenn heiße Flugzeugabgase auf sehr kalte, feuchte Luft treffen. Aus den weißen Linien am Himmel werden dann Eiswolken, die Wärme in der Atmosphäre festhalten und zur Erderwärmung beitragen. Wie sich diese wirksam vermeiden lassen, untersuchen der Deutsche Wetterdienst, das Institutul National de Cer cetare-Dezvoltare Aerospatiala „Elie Carafoli“ – Incas Bucuresti, das Max Planck Institut für Chemie, das Imperial College of Science Technology and Medicine, die Johannes Gutenberg Universität Mainz, die Johann-Wolfgang-Goethe Universität Frankfurt am Main, die University of Leeds, die University of Reading, Flightkeys, To70, PNO Innovation Germany, Sopra Sterio Group, Tuifly, ETH Zürich, Contrails.org sowie Eurocontrol unter Leitung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR). Die Partner nutzen dabei intelligente Flugrouten, innovative Triebwerkstechnik und alternative Kraftstoffe. Dafür kombinieren die Partner Satellitendaten, Flugzeug- und Bodenmessungen, moderne Klimamodelle und ein neues Vorhersagesystem für Kondensstreifen. Insgesamt werden über die Projektlaufzeit 400 Linienflüge untersucht, die möglichst keine Kondensstreifen erzeugen. Aktuell führt das DLR zudem Messflüge mit seinem Forschungsflugzeug Falcon 20E durch, das Linienmaschinen von TUIfly bei Kondensstreifen-Beobachtungsflügen über Deutschland und Österreich gezielt hinterherfliegt.

Maßnahmen unter realen Bedingungen testen

Um die Wirksamkeit der Maßnahmen unter realen Bedingungen zu testen, führt das DLR konkret Messflüge gemeinsam mit der deutschen Fluggesellschaft TUIfly und dem österreichischen Luftfahrtunternehmen Flightkeys durch. Das Prinzip ist einfach: Wenn möglich, wird außerhalb jener Regionen geflogen, in denen Kondensstreifen entstehen. Was in der Theorie einfach klingt, gestaltet sich in der Praxis als durchaus komplex – angefangen von Verspätungen bis hin zu Wetterveränderung, so dass es nicht immer möglich ist die ideal geplanten Routen exakt einzuhalten. Und manchmal bedeutet eine Ausweichroute auch etwas mehr Flugkilometer – und damit mehr Ausstoß von CO₂. Hier gilt es, robuste Abläufe und Lösungen unter diesen Randbedingungen zu entwickeln und zu erproben. Dazu arbeitet das Projektteam an einer vollautomatischen Datenpipeline, die Routenempfehlungen in Echtzeit liefert und sofort Rückmeldung gibt, ob ein Flug klimaverträglicher geplant werden kann. Satelliten sollen später überprüfen, ob die Strategie in der Realität tatsächlich weniger Kondensstreifen erzeugt. Die Netto-Klimabilanz wird zusätzlich mit Modellen berechnet.

Weniger Ruß gleich weniger Kondensstreifen?

Neben der Flugplanung untersucht man im Forschungsprojekt, wie neue Triebwerke und alternative Treibstoffe die Kondensstreifen-Bildung verändern. Wichtige Information: Einige Magerverbrennungs-Triebwerke stoßen wenig Ruß aus – und Rußpartikel sind wichtige Startpunkte für Eiskristalle. Ob weniger Ruß automatisch weniger Kondensstreifen bedeutet, ist allerdings noch ungeklärt. Um das zu testen, begleitet das DLR-Forschungsflugzeug Falcon 20E aktuell TUIfly-Passagierflugzeuge, die mit den rußarmen Magerverbrennungs-Triebwerken ausgestattet sind. Die Flüge führen dabei bewusst durch Kondensstreifen-begünstigende Regionen. So wird direkt in der Atmosphäre und unter realen Bedingungen gemessen, welche Eigenschaften die Kondensstreifen dieser neuen Triebwerke haben.

Für die rund zweiwöchigen Flugversuche werden typische Reiseverbindungen von Deutschland nach Ägypten beflogen. Die Falcon 20E, betrieben von der DLR-Einrichtung Flugexperimente in Oberpfaffenhofen, fliegt mit etwa zehn Kilometer Abstand hinter ausgewählten TUIfly-Flügen. Dabei werden die entstandenen Kondensstreifen mit einer genauen Instrumentierung gemessen. Das DLR-Institut für Physik der Atmosphäre untersucht insbesondere, wie sich Ruß und volatile Partikel im Abgasstrahl über einen Zeitraum von bis zu 30 Minuten verändern und die Kondensstreifen beeinflussen. Die Messdaten werden genutzt, um Modellsimulationen von Triebwerken und Kondensstreifen weiter zu verbessern und Wettervorhersagen zu präzisieren. (se)

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