Luchtvaart en klimaatverandering. Peter van Velthoven

Transcriptie

1 Luchtvaart en klimaatverandering Peter van Velthoven

2 Overzicht Effecten van vliegtuigemisies op klimaat: Overzicht effecten CO2 emissies luchtvaart: verleden, heden en toekomst Effect van stikstofoxides op ozon en methaan Vliegtuigstrepen en -bewolking Stralingsforcering door de luchtvaart Uitdagingen Enkele andere opkomende en actuele vragen: o o o o Invloed van emissies op kruisvluchthoogte op de luchtkwaliteit Hebben we de goede maat (metric) om opwaming in uit de drukken? Kan vorming van vliegtuigbewolking voorkomen worden? Welk effect heeft klimaatverandering op de luchtvaart?

3 ICAO CAEP Impacts and Science Group (ISG) 3 white papers produced Aircraft particulate matter (PM) health impacts and the role of altitude emissions on surface air quality Climate impacts of aircraft emissions, including approaches for relating CO2 and non-co2 impacts The implication to aviation of limiting the increase in global mean surface air temperature to <2 C above pre-industrisal levels, as discussed at COP15

4 CAEP-ISG

5 CO2 concentratie Waargenomen: Nodig om temperatuur verandering, ΔT, onder een bovengrens te houden: ΔT

6 CO2 emissies door de luchtvaart Totals: (Tg CO2) Volgt BAU scen & RCP8.5 kan 4-15% worden Nu ca. 2,5 % v/d CO2 uitstoot

7 CO2 mitigatieopties internationale luchtvaart Lee et al. (2013)

8 Effecten stikstofoxide emissies door luchtvaart (NOx=NO+NO2) NOx Hoogte Ozon Ozon Tropopauze Zuidpool Noordpool

9 Stikstofoxide-emissies door de luchtvaart hebben een relatief groot effect op ozonvorming en klimaat per molecuul NOx Geproduceerde ozonmoleculen kruisvluchthoogte: max ozonvorming bij de grond Hoogte (km) kruisvluchthoogte: max ΔT Stikstofoxides NOx (ppbv) Temperatuurverandering, ΔT ( C) per Dobsoneenheid ozon

10 Stralingsforcering van stikstofoxide-emissies door de luchtvaart Ozon Methaan 5 modellen: Netto Ozon en methaan zijn kortlevende broeikasgassen

11 Scenario s voor 2025 en 2050 en luchtvaartmitigatiescenario ACARE NOx emissiescenario s Ozonverandering versus hoogte B1 veronderstelt invoering schone & duurzame technologie ACARE: extra luchtvaartmitigatie Ozonafname in 2025 en 2050 door extra mitigatie:

12 Klimaateffect vliegtuigstrepen en vliegtuigbewolking Vliegtuigstrepen: Reflecteren kortgolvige straling van de zon leidt overdag tot afkoeling Absorberen langgolvige warmtestraling van de aarde en atmosfeer verwarmen vooral s nachts, boven warme oppervlakken Netto: opwarming (vooral s nachts en in de winter) Afhankelijk van optische dikte, ijskristalgrootte en zonshoogte (lokatie/seizoen/tijdstip) Vliegtuigstrepen waaieren uit tot vliegtuigbewolking: Schattingen van de (potentiële) bedekking door vliegtuigbewolking zijn onzeker omdat de omvang van oververzadigde gebieden slecht bekend is Satellietopname van contrails=vliegtuigstrepen

13 CAEP-ISG Vliegtuigbewolking (contrail cirrus) is recent gesimuleerd met een klimaatmodel Netto stralingsforcering 31 mw/m2 : ligt dichtbij eerdere schattingen Vergelijkbaar met die door CO2 van luchtvaart (28 mw/m2) Bevestiging nodig met andere modellen!

14 Stralingsforcering Stralingsforcering (RF, Radiative forcing) is de verstoring van het stralingsevenwicht in de atmosfeer (bij afwezigheid van andere veranderingen) De opwarming hangt af van grootte en duur van de stralingsforcering

15 CAEP-ISG ~2% van de antropogene RF

16 Uitdaging Bevestigen dat vliegtuigbewolking (contrail cirrus) een opwarmend effect vergelijkbaar met luchtvaart CO2 heeft Verder: Oplossen van de grote verschillen in schattingen van het effect van roet- en zwavelemissies Stikstofoxiden: effect ammoniak en sulfaat op de ozontoename en methaanafname door de luchtvaart goed meenemen in de berekeningen

17 Andere opkomende en actuele vragen: Hebben emissies op kruisvluchthoogte invloed op de luchtkwaliteit (b.v. fijn stof)? Keuze van de maat (metric) om het broeikaseffect in uit te drukken: is GWP wel bruikbaar voor NOx? Kan vliegtuigbewolking vermeden worden middels routering en vlieghoogtekeuze? Welke invloed zal klimaatverandering hebben op de luchtvaart?

18 Hebben emissies op kruisvluchthoogte behalve op klimaat ook invloed op de luchtkwaliteit (b.v. fijn stof)? Veel discussie tussen wetenschappers!

19 Problemen met de gekozen maat (metric) voor opwarming Afhankelijk van de gekozen tijdhorizon! B.v. methaan (levensduur ca. 8 jaar) Tijdhorizon (jaren) Maat Global Warming Potential GWP Voor een tijdhorizon verder weg wordt methaanreductie minder aantrekkelijk dan CO 2 reductie Global Temperature Potential GTP Dit effect is nog sterker voor GTP dan voor GWP Schatting GWP(100) voor NOx: -21 to 67 (door modelverschillen) Is GWP wel bruikbaar voor NOx?

20 Mogelijkheden voor mitigatie van vliegtuigstrepen? 200 hpa (11,8 km) 250 hpa (10,4 km) 300 hpa (9,1 km) Aantal keren (%) dat oververzadiging (tov ijs) optreedt Kunnen we die gebieden vermijden?

21 Mogelijkheden voor mitigatie van vliegtuigstrepen Hoger/in de stratosfeer vliegen op gematigde breedtes Lager vliegen in de subtropen Minder s nachts te vliegen Ontwikkel tools voor vluchtplanning die weersverwachting gebruiken om vlieghoogte (of route) aan te passen en brandstofgebruik+vliegtuigstrepen minimaliseren Opwarmend effect kan mogelijk ook verminderd worden door technologische maatregelen: o Minder deeltjes uitstoten minder maar grotere ijskristallen met evenveel ijs snellere sedimentatie ijskristallen sneller oplossen van vliegtuigstrepen o Verminderen waterdampemissie minder en optische dunnere vliegtuigstrepen

22 Welke invloed heeft klimaatverandering op de luchtvaart? Op veiligheid: Zwaardere buien Ijsaanzet Wind shear en turbulentie Routering: Verschuiving straalstromen en andere stromingspatronen Infrastructuur w.o. vliegvelden: Neerslagextremen Warmer minder lift langere runways Mogelijk onderwerp voor de ICAO CAEP ISG

23 Bedankt voor uw aandacht! Vragen?????