Op welke manieren dragen vliegtuigstrepen bij aan het broeikaseffect?

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 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].