Kondensstreifen

Datei:DC-8 View from above.jpg

Kondensstreifen entstehen wie bei dieser DC-8-72 erst ein Stück hinter den Triebwerken, nach Mischung mit kühler Luft und Kristallwachstum.
Die Lichtstreuung setzt im kurzwelligen, blauen Bereich ein.

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Kondensstreifen können in ansonsten wolkenfreien Gebieten entstehen und auch länger fortbestehen, wenn für eine natürliche Wolkenbildung Kondensationskeime fehlen. Sie zählen zur Gruppe der Cirren und stellen auch eine wichtige Klasse anthropogener Wolken dar. In feuchter Luft können sie auch in niedrigeren Höhen auftreten. Dort können sie statt aus Eiskristallen auch aus Tröpfchen der Kondensate bestehen.

Entstehung und Zusammensetzung

Datei:Condensspoor boven Alphen aan den Rijn.jpg

Beim Flug über einen Kondensstreifen zeigt sich die Schattenbildung am Boden. (10:32 Uhr, April 2023, über den Niederlanden nordöstlich von Rotterdam)

Datei:Airplane contrail.jpg

Ein Flugzeugkondensstreifen über der Küste von West-Cornwall, Großbritannien (Mai 2020)

Datei:Jet-contrails-tokyosky-japan-2018.webm

Kondensstreifen

In der Reiseflughöhe von Langstreckenjets ist es unter −40 °C kalt, sodass auch in relativ trockener Luft Kondensstreifen entstehen. Im Prinzip kondensieren oder resublimieren (ausführlicher erklärt bei Sublimation) gasförmige oder gefrieren flüssige Bestandteile der Luft und der Abgase, gefördert durch gleichzeitiges Auftreten von Rußteilchen aus dem Abgas, die dabei als Kondensationskeim oder Kristallisationskeime dienen.

Eine Keimbildung und somit Kondensation/Frieren kann bei diesen Umgebungsbedingungen aber auch spontan<ref>VDI 3491 Blatt 4:2018-03 Messen von Partikeln; Herstellungsverfahren für Prüfaerosole; Kondensationsverfahren (Measurement of particles; Methods for generating test aerosols; Condensation methods). Beuth Verlag, Berlin, S. 4.</ref> aus lokalen Dichte fluktuationen, d. h. ohne Kern oder Keim entstehen. Bei der Verwirbelung mit kalter Umgebungsluft nimmt der Sättigungsdampfdruck viel stärker ab als der Partialdruck des Wassers, mit der Folge einer Übersättigung. Die Rußteilchen im Abgas erlauben die rasche Keimbildung, indem sich Wassermoleküle daran anlagern. Bei tiefen Temperaturen entstehen direkt Eiskristalle.

Die hauptsächlichen Verbrennungsprodukte von Kerosin sind Kohlendioxid und Wasserdampf, sowie in geringeren Anteilen Rußpartikel, Schwefelsäure<ref>Joachim Curtius: Aerosol-Schwefelsäure in der Atmosphäre und im Nachlauf von Düsenflugzeugen: Entwicklung und Einsatz einer neuartigen, flugzeuggetragenen Massenspektrometersonde</ref>, Salpetersäure<ref>Dominik Schäuble: Aufbau eines flugzeuggetragenen Massenspektrometers zur Messung von HNO3 und HONO und Quantifzierung der HNO3-Aufnahme in Eispartikel in Kondensstreifen und Zirren; Mainz, 2010, <templatestyles src="Webarchiv/styles.css" />{{#if:20181113210931

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       }}
  }}</ref> und die Verbrennungs- und Rekombinationsprodukte der Treibstoffadditive. Kerosin ist kein Reinstoff mit einheitlicher Zusammensetzung, sondern ein Gemisch diverser Stoffe, die im Zusammenspiel erst die Verwendung als Brennstoff bei diesen extremen Anforderungen ermöglichen (siehe dazu auch JP-8 oder die zahlreichen Treibstoffspezifikationen für die Militärluftfahrt).

Auch bereits in der Luft flüssig oder gasförmig vorhandene Luftverschmutzungen, wie Freone oder sonstige Lösungsmittel oder natürliche Terpene können unter diesen Bedingungen zur Verbrennung angesaugt werden oder im Abgasstrom aus der Umgebungsluft kondensieren oder resublimieren.

Form

Bis zu einer Größe von etwa 100 Nanometern streuen die Kristalle kaum Licht, dann zunächst vorwiegend blaues Licht. Erst durch Anlagerung weiterer Wasserteilchen erreichen sie eine Größe, in der sie Licht unabhängig von dessen Wellenlänge streuen und hell weiß werden. Das und die restliche Abhitze erklären die charakteristische Lücke zwischen Triebwerken und Kondensstreifen. Die Streifen nehmen an Breite zu und berühren sich bei vierstrahligen Jets zunächst paarweise.

Durch das Auseinanderweichen der Luft im unteren Teil der Wirbelschleppe wird aber die Lücke in der Mitte zunächst breiter und die Streifen von den innen liegenden Triebwerken tauchen unter den äußeren Strahlen weg. Weitere Turbulenz erzeugt einen einzigen breiten Streifen, der insgesamt absinkt. {{#if: {{#iferror:{{#ifexpr:{{#switch: | R+ = abs | R- = -abs | Z = trunc | Z+ | N = abs trunc

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{{#if: Die Kondensstreifen einer vierstrahligen Maschine von ihrer Entstehung bis zu ihrem Verblassen.|

vergrößern und Informationen zum Bild anzeigen

[[Hilfe:Cache|Fehler beim Thumbnail-Erstellen]]:

{{#ifeq:center|center|

}}Die Kondensstreifen einer vierstrahligen Maschine von ihrer Entstehung bis zu ihrem Verblassen.

|}}

|

Datei:MK35097 Contrails.jpg: Bitte eine Gesamtbreite ohne Einheit angeben.

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Die NASA erforschte die Kondensstreifen ab Ende 2024 mit einem neuen Programm.<ref>https://www.flugrevue.de/flugzeugbau/contrail-optical-depth-experiment-codex-ge-und-nasa-untersuchen-kondensstreifen-mit-jumbo/</ref>

Persistenz und Wandel

Datei:Kondensstreifen-1.jpg

„Straßenkreuzung am Himmel“ mit mammatusähnlichen Ausstülpungen

Datei:Adobe Kreiskondensstreifen B DSC05772.jpg

Kreis- und Spiralformen nach einer Abfangjäger-Übung (Januar 2022)

Der weitere Verlauf hängt stark von der Situation ab, insbesondere der relativen Feuchte. In zirka 70 Prozent der Fälle ist die Luft untersättigt, die relative Feuchte liegt also unter 100 Prozent, und die Kondensstreifen lösen sich innerhalb weniger Minuten auf. Die vertikale Erstreckung beträgt dann je nach Flugzeugtyp 300 bis 500 Meter.

Bei einer Feuchte um 100 Prozent löst sich der Kondensstreifen dadurch auf, dass die relative Feuchte durch sein Absinken abnimmt. Wie schnell einzelne Volumenelemente unsichtbar werden, hängt über die Partikelgröße von der ursprünglichen Lage im Strahl ab. Es können sich mammatusähnliche Ausstülpungen bilden.

Bei größerer Übersättigung der Umgebungsluft bleiben die Kondensstreifen längere Zeit bestehen. In großer Höhe sind Feuchten bis über 200 % möglich. Die Menge des aus der Atmosphäre aufgenommenen Wasserdampfs kann dann den Triebwerksausstoß um einige Größenordnungen übersteigen. Die Lebensdauer kann mehrere Stunden betragen, in einem Fall war ein einzelner Kondensstreifen über 17 Stunden auf einem Satellitenbild zu erkennen.<ref>{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}{{#if:

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Je nach anliegender Windscherung kann die Breite der Kondensstreifen auf über 20 km anwachsen; sie sind dann nur noch schwer von natürlich gebildeten Cirren zu unterscheiden. In der Fachwelt wird dann von Kondensstreifen-Cirren gesprochen. Diese können über mehrere Tage am Himmel verbleiben.<ref name="dr1425897" /><ref name="dlr427" /><ref name="dlr6725" /> Meist jedoch lösen sie sich durch großräumiges Absinken der Luft bald auf oder gehen durch großräumige Hebung in eine geschlossene Wolkendecke über.

Negative Streifen

Datei:Texas tmo 2007029 lrg.jpg

Satellitenaufnahme einer dünnen Wolkendecke mit zahlreichen negativen Streifen und Hole-Punch Clouds

Datei:Supervollmond.14.11.2016.mit.Kondensstreifen.klein.jpg

Dunkler, einen Supervollmond verdeckender Kondensstreifen eines Düsenflugzeugs

Fliegt ein Flugzeug dicht über oder unter einer dünnen Wolkendecke, so kann der von ihm bewirkte Abwind die Wolke auflösen. Der Kondensstreifen kann auch einen Schatten auf eine darunter liegende dünne Wolkenschicht werfen, was ebenfalls zu einem dunklen Streifen führt.<ref name="apod"><templatestyles src="Webarchiv/styles.css" />{{#if:20170405165957

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Ferner können Kondensstreifen auch bei Nacht sichtbar werden, wenn sie das Mondlicht absorbieren oder streuen und den Mond dadurch teilweise verdecken. {{#invoke:Vorlage:Anker|f |errCat=Wikipedia:Vorlagenfehler/Vorlage:Anker |errHide=1}}

Auswirkungen auf das Klima

Datei:Contrails over Nova Scotia.jpeg

Großflächige Bedeckung des Himmels mit Kondensstreifen über Neuschottland

Der Luftverkehr beeinflusst das Klima durch die Emission von Kohlendioxid und Stickoxiden, die Verbringung von Wasser(dampf) in sonst deutlich trockenere Luftschichten, sowie durch die Bildung von Kondensstreifen. Die anthropogenen Kondensstreifen bedecken einen kleinen Teil des Himmels und reduzieren damit durch Reflexion an ihrer Oberseite tagsüber die Sonneneinstrahlung (kühlender Effekt) und erhöhen so die planetare Albedo (vgl. Wolke).

Andererseits absorbieren Eiskristalle die vom Erdboden kommende Strahlung und re-emittieren weniger energiereiche Strahlung (Treibhauseffekt), was eine Erwärmung nach sich zieht. Es wird daher vermutet, dass das Klima durch die Kondensstreifen des Flugverkehrs beeinflusst wird. Die Stärke dieses Effekts und seine Rolle in Bezug auf die globale Verdunkelung bzw. auch globale Erwärmung sind bisher nur mit großen Unsicherheiten bekannt, es wird jedoch lokal ein Einfluss auf die Globalstrahlung von bis zu 2 W/m² geschätzt.

Linienförmige Kondensstreifen bedecken im Mittel etwa 0,5 % des Himmels über Zentraleuropa, am Tag 0,7 %, knapp 0,3 % nachts.<ref name="dlr-kondensstreifen">{{#if:|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|Vorlage:FormatDate/Wartung/Error}}| |}}}}{{#if:Ercan Kayaoglu|Ercan Kayaoglu: }}{{#if:|{{#if:Kondensstreifen|[{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|archivURL|1={{#invoke:URLutil|getNormalized|1={{{archiv-url}}}}}}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel=Kondensstreifen}}]{{#if:| ({{{format}}})}}{{#if:| {{{titelerg}}}{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|Endpunkt|titel={{{titelerg}}}}}}}}}|{{#if:http://www.dlr.de/pa/desktopdefault.aspx/tabid-2554/3836_read-5746/%7C{{#if:{{#invoke:TemplUtl%7Cfaculty%7C}}%7C{{#invoke:Vorlage:Internetquelle%7CTitelFormat%7Ctitel={{#invoke:WLink%7CgetEscapedTitle%7C1=Kondensstreifen}}}}%7C[{{#invoke:URLutil|getNormalized|1=http://www.dlr.de/pa/desktopdefault.aspx/tabid-2554/3836_read-5746/}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel={{#invoke:WLink|getEscapedTitle|1=Kondensstreifen}}}}]}}{{#if:| ({{{format}}}{{#if:DLR – Institut für Physik der Atmosphäre{{#if: 2017-04-13 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}||1}}}}

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Die Aufwärmung der Erdatmosphäre durch Kondensstreifen-Zirren ist mit 31 mW/m² etwas größer als der Effekt durch das beim Fliegen ausgestoßene CO₂. Der Strahlungsantrieb von Kondensstreifen allein wird durch Kondensstreifen-induzierte Bewölkung sogar um das Neunfache übertroffen. Mit diesem Wissen könnte durch einfache Maßnahmen der Einfluss auf den Klimawandel verringert werden – beispielsweise indem besonders feuchte Gebiete umflogen (wobei der damit verbundene Mehrausstoß berücksichtigt werden muss) oder Modifikationen an Treibstoff oder Triebwerk vorgenommen werden, damit der Ausstoß von Ruß und Wasserdampf reduziert werden kann.<ref name="dr1425897">{{#if:|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|Vorlage:FormatDate/Wartung/Error}}| |}}}}{{#if:|{{{autor}}}: }}{{#if:|{{#if:Klimafaktor Kondensstreifen|[{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|archivURL|1={{#invoke:URLutil|getNormalized|1={{{archiv-url}}}}}}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel=Klimafaktor Kondensstreifen}}]{{#if:| ({{{format}}})}}{{#if:| {{{titelerg}}}{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|Endpunkt|titel={{{titelerg}}}}}}}}}|{{#if:https://www.deutschlandfunk.de/klimafaktor-kondensstreifen-100.html%7C{{#if:{{#invoke:TemplUtl%7Cfaculty%7C}}%7C{{#invoke:Vorlage:Internetquelle%7CTitelFormat%7Ctitel={{#invoke:WLink%7CgetEscapedTitle%7C1=Klimafaktor Kondensstreifen}}}}|[{{#invoke:URLutil|getNormalized|1=https://www.deutschlandfunk.de/klimafaktor-kondensstreifen-100.html}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel={{#invoke:WLink|getEscapedTitle|1=Klimafaktor Kondensstreifen}}}}]}}{{#if:| ({{{format}}}{{#if:deutschlandfunk.de{{#if: 2023-03-19 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}||1}}}}

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Auch können die sonstigen Aerosolpartikel der Flugzeugabgase noch über Tage und vergleichsweise großräumig die natürliche Wolkenbildung verändern. Um die Auswirkungen von Kondensstreifen auf das Klima besser zu verstehen, starteten der Reisekonzern TUI und das DLR 2025 gemeinsam mit weiteren Partnern das EU-Forschungsprojekt „A4CLIMATE“.<ref>{{#if:|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|Vorlage:FormatDate/Wartung/Error}}| |}}}}{{#if:|{{{autor}}}: }}{{#if:|{{#if:Tui und DLR untersuchen Klimawirkung von Kondensstreifen|[{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|archivURL|1={{#invoke:URLutil|getNormalized|1={{{archiv-url}}}}}}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel=Tui und DLR untersuchen Klimawirkung von Kondensstreifen}}]{{#if:| ({{{format}}})}}{{#if:| {{{titelerg}}}{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|Endpunkt|titel={{{titelerg}}}}}}}}}|{{#if:https://www.handelsblatt.com/technik/forschung-innovation/forschung-tui-und-dlr-untersuchen-klimawirkung-von-kondensstreifen/100178353.html%7C{{#if:{{#invoke:TemplUtl%7Cfaculty%7C}}%7C{{#invoke:Vorlage:Internetquelle%7CTitelFormat%7Ctitel={{#invoke:WLink%7CgetEscapedTitle%7C1=Tui und DLR untersuchen Klimawirkung von Kondensstreifen}}}}|[{{#invoke:URLutil|getNormalized|1=https://www.handelsblatt.com/technik/forschung-innovation/forschung-tui-und-dlr-untersuchen-klimawirkung-von-kondensstreifen/100178353.html}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel={{#invoke:WLink|getEscapedTitle|1=Tui und DLR untersuchen Klimawirkung von Kondensstreifen}}}}]}}{{#if:| ({{{format}}}{{#if:Handelsblatt2025-11-26{{#if: 2025-11-26 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}||1}}}}

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Eine gemeinschaftliche Studie mehrerer Forschungsinstitute von Ende 2025 hat allerdings ergeben, dass die Klimaeffekte von Kondensstreifen derart kompliziert und bislang nicht hinreichend berechenbar sind, dass Strategien von Flugbahnänderungen wissenschaftlich derzeit noch nicht begründbar sind.<ref name="o828">{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}{{#if:

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Kondensstreifen von Raketen

Auch bei der Verbrennung von Raketentreibstoffen entstehen im Wesentlichen – je nach Art des Treibstoffs – Wasserdampf und gegebenenfalls auch feste Bestandteile wie Ruß. Die Booster von Feststoffraketen beinhalten vorwiegend Ammoniumperchlorat und Aluminium, woraus dann in allen Höhen sehr dichte Aerosolstreifen aus Salzsäure und Aluminiumoxid entstehen. Kondensstreifen von Raketen zeigen wegen des meist senkrechten Flugverlaufs und der Wirkung des Windes eine starke Abhängigkeit von Windrichtung und Windstärke. Daraus resultiert oft ein zickzackförmiger Verlauf, der nicht mehr der eigentlichen Flugbahn entspricht.

Kondensstreifen von Schiffen

Auch die Abgase großer Schiffsmotoren können lange, bodennahe Kondensfahnen hinterlassen.<ref name="schiff">{{#if:2016-03-06|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|Vorlage:FormatDate/Wartung/Error}}| |}}}}{{#if:|{{{autor}}}: }}{{#if:https://web.archive.org/web/20160306022631/http://www.dlr.de/Portaldata/1/Resources/portal_news/newsarchiv2008_4/global_change_bretagne.jpg%7C{{#if:Wayback Machine|[{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|archivURL|1={{#invoke:URLutil|getNormalized|1=https://web.archive.org/web/20160306022631/http://www.dlr.de/Portaldata/1/Resources/portal_news/newsarchiv2008_4/global_change_bretagne.jpg}}}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel=Wayback Machine}}]{{#if:| ({{{format}}})}}{{#if:| {{{titelerg}}}{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|Endpunkt|titel={{{titelerg}}}}}}}}}|{{#if:http://www.dlr.de/Portaldata/1/Resources/portal_news/newsarchiv2008_4/global_change_bretagne.jpg%7C{{#if:{{#invoke:TemplUtl%7Cfaculty%7C}}%7C{{#invoke:Vorlage:Internetquelle%7CTitelFormat%7Ctitel={{#invoke:WLink%7CgetEscapedTitle%7C1=Wayback Machine}}}}|[{{#invoke:URLutil|getNormalized|1=http://www.dlr.de/Portaldata/1/Resources/portal_news/newsarchiv2008_4/global_change_bretagne.jpg}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel={{#invoke:WLink|getEscapedTitle|1=Wayback Machine}}}}]}}{{#if:| ({{{format}}}{{#if:https://web.archive.org/web/20160306022631/http://www.dlr.de/Portaldata/1/Resources/portal_news/newsarchiv2008_4/global_change_bretagne.jpg{{#if: 2023-03-19 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}||1}}}}

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Kondensation durch Unterdruck

Datei:C27 Spartan making condensation spirals.jpg

Kondensation in den schraubenförmigen Wirbelschleppen an den Propellerspitzen einer Alenia C-27J „Spartan“ ist hier über anderthalb Umdrehungen sichtbar, insbesondere oberhalb der Tragflächen

In feuchter Luft kann ein starker Druckabfall rasch zu sichtbarer Kondensation führen. Über den Tragflächen von Flugzeugen und hinter der Stoßfront, die von Überschallflugzeugen ausgeht, siehe Wolkenscheibeneffekt, löst sich der Nebel sofort wieder auf. Im Kern von Randwirbeln besteht der Unterdruck jedoch länger, sodass dort längere Kondensstreifen entstehen können.

Siehe auch

„Chemtrails“
Dampflokomotiven sowie Heiz- und Verbrennungskraftwerke entwickeln leicht aufsteigende Kondensatfahnen
Hagelflieger: Wetterbeeinflussung durch das Ausbringen bestimmter Stoffe in Wolken
Ausatemluft und Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren führen bei ausreichend kalter Lufttemperatur zu Kondensatwolken, die allerdings wenig Bestand haben
Umweltauswirkungen des Luftverkehrs

Weblinks

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Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) Institut für Physik der Atmosphäre, Erdsystem-Modellierung, dlr.de: Kondensstreifen
Wissenschaft.de 15. Juni 2006: Wärmende Nachtflüge: Bericht über eine Publikation in Nature, Bd. 441, 2006, S. 864 (doi:10.1038/nature04877)
Dissertation Ludwig-Maximilians-Universität München Fakultät Physik, 2008, Simon Unterstraßer, edoc.ub.uni-muenchen.de: Numerische Simulationen von Kondensstreifen und deren Übergang in Zirren (Abstract; PDF, 18 MB, doi:10.5282/edoc.9464)

Einzelnachweise

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