Dat vliegtuigen met hun CO₂-emissie bijdragen aan klimaatverandering is alom bekend. Minder aandacht is er voor de effecten van de condenssporen die ze achterlaten. Terwijl die sporen een sterk effect hebben op het broeikaseffect. Universitair Docent Feijia Yin onderzoekt hoe de vorming van langdurige condenssporen beter kan worden voorspeld, zodat vliegtuigen gebieden waarin ze ontstaan kunnen vermijden.
6 juli 2023
Als een krijtstreep trekken vliegtuigen ze door de lucht: condenssporen. Waarna ze weer als sneeuw voor de zon verdwijnen. Condenssporen – contrails of condens trails in het Engels – ontstaan wanneer uitgestoten waterdamp na verbranding van kerosine bevriest in de lucht, vertelt Feijia Yin. “Door de lage temperatuur op kilometers hoogte gaan waterdruppels kristalliseren. Daardoor blijven de sporen hangen. Binnen enkele minuten tot uren vervagen ze weer en vermengen ze zich met wolken."
Bijdrage aan het broeikaseffect
En daar zit ook meteen het probleem. Want de sporen mogen misschien onschuldig lijken, door de bijdrage aan wolkvorming versterken ze het broeikaseffect. De klimaatimpact van condenssporen is zelfs twee keer zo groot als die van CO₂, blijkt uit een recente studie van de Europese Commissie. Yin: “Als het gaat om klimaat en luchtvaart ligt de focus van oudsher vooral op CO₂-uitstoot. Onderzoek naar de impact van condenssporen en wat we daaraan kunnen doen is relatief nieuw.”
Onderzoek naar langdurige condenssporen
In hoeverre condenssporen precies bijdragen aan de opwarming van de aarde wordt onderzocht in het Europese onderzoeksproject BeCoM, waar ook Yin deel van uitmaakt. Binnen het project richt Yin zich op onderzoek naar de omstandigheden waarin contrails ontstaan. “Hierbij kijk ik vooral naar sporen die langdurig in de lucht blijven hangen, de persistent contrails. Langdurig betekent vanaf een aantal uur tot wel een dag. Het zijn vooral deze sporen die het broeikaseffect versterken. Van sporen die binnen een paar minuten of uurtje weer verdwijnen is de impact verwaarloosbaar.”
Temperatuur en Ice Supersaturated Regions
Voor het ontstaan van persistent contrails zijn volgens Yin twee factoren van belang. “De eerste is de temperatuur in de vliegcorridor (de luchtweg, red.). In het algemeen zou je kunnen zeggen: hoe kouder het is, hoe langer een spoor blijft hangen. De andere factor zijn de Ice Supersaturated Regions (ISSR’s). Dit zijn luchtmassa’s waarin door een hoge omgevingsvochtigheid veel ijsdeeltjes ontstaan.
Veel onzekerheden in voorspelling
Wanneer je weet onder welke omstandigheden persistent contrails ontstaan, kun je ze ook voorspellen, zegt Yin. “Het probleem is alleen dat de huidige voorspellingsmodellen erg beperkt zijn. Dat komt door de vele onzekerheden over de weersomstandigheden en het ontstaan van ISSR’s. Met behulp van onder andere data over luchtvochtigheid en de weersverwachting probeer ik het aantal onzekerheden te verminderen en zo de voorspellingsmodellen robuuster te maken. Hiervoor werk ik samen met onder andere klimaatwetenschappers en een Duits weerinstituut.”
Kiezen voor een andere vliegroute
Een nauwkeurige voorspelling kan de vliegindustrie ondersteunen bij het verduurzamen van hun operatie. Yin: “Bijvoorbeeld door gebieden waarin persistent contrails ontstaan te vermijden. Je kunt plannen dat een toestel boven of onder een ISSR vliegt of een andere route kiest. Hierdoor kan het wel zijn dat je moet afwijken van de optimale vliegroute. Dat zorgt ervoor dat je er langer over doet om de bestemming te bereiken. En dat betekent hogere kosten en meer brandstofverbruik. Het zoeken van de meest efficiënte én minst milieubelastende route is dus best uitdagend.”
Breder plaatje schetsen
Niet alleen de vliegindustrie, ook beleidsmakers kunnen wat opsteken van haar onderzoek, zegt Yin. “Bij doelen van de overheid om de klimaatimpact van de luchtvaartindustrie te beperken wordt vooral gekeken naar vermindering van de CO₂-uitstoot. Maar je moet naar een veel breder plaatje kijken, met onder meer dus de impact van condenssporen. Mijn taak als onderzoeker is om dat brede plaatje te schetsen, het aandeel van andere factoren te laten zien en te zoeken naar oplossingen.”
Combinatie van techniek en operatie
Die oplossingen liggen niet alleen aan de operationele kant, zoals andere vliegroutes, benadrukt Yin. “In Delft kijken we ook naar technische innovaties. Denk aan het ontwerp van nieuwe motoren, brandstoffen en toestellen. In een ander project onderzoeken we de mogelijkheden van waterstof als toekomstige vliegbrandstof. Een van de aspecten hiervan is het effect van waterstof op de vorming van condenssporen. Waterstof is weliswaar schoner, maar veroorzaakt wel meer waterdamp. Juist de combinatie van de operationele en technische kant vind ik ontzettend interessant.”
Zichtbaarheid werkt motiverend
Een bijkomstigheid van haar onderzoek is wel dat Yin niet meer normaal naar de lucht kan kijken. “Als ik omhoog kijk, zie alleen nog maar condenssporen, haha. Maar ik vind het juist heel leuk dat mijn onderzoeksonderwerp zo zichtbaar is. Zeker als ik een persistent contrail zie denk ik: daar moeten we wat aan doen. Het werkt dus motiverend om af en toe een blik naar boven te werpen. En het is natuurlijk ook leuk om aan andere mensen te laten zien waar ik me mee bezighoud. Ik kan wel van alles vertellen over data en modellen, maar een condensspoor spreekt veel meer tot de verbeelding.”
Dr. F. (Feijia) Yin
Assistant Professor
✉ F.Yin@tudelft.nl
