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Powering aircraft with 100% sustainable aviation fuel reduces ice crystals in contrails

Märkl, Raphael Satoru und Voigt, Christiane und Sauer, Daniel und Dischl, Rebecca Katharina und Kaufmann, Stefan und Harlass, Theresa und Hahn, Valerian und Roiger, Anke und Weiß-Rehm, Cornelius und Burkhardt, Ulrike und Schumann, Ulrich und Marsing, Andreas und Scheibe, Monika und Dörnbrack, Andreas und Renard, Charles und Gauthier, Maxime und Swann, Peter und Madden, Paul und Luff, Darren und Sallinen, Reetu und Schripp, Tobias und Le Clercq, Patrick (2024) Powering aircraft with 100% sustainable aviation fuel reduces ice crystals in contrails. Atmospheric Chemistry and Physics (ACP), 24, Seiten 3813-3837. Copernicus Publications. doi: 10.5194/acp-24-3813-2024. ISSN 1680-7316.

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Offizielle URL: https://acp.copernicus.org/articles/24/3813/2024/

Kurzfassung

Powering aircraft by sustainable aviation fuels (SAFs) is a pathway to reduce the climate impact of aviation by lowering aviation lifecycle CO2 emissions and by reducing ice crystal numbers and radiative forcing from contrails. While the effect of SAF blends on contrails has been measured previously, here we present novel measurements on particle emission and contrails from 100 % SAF combustion. During the ECLIF3 (Emission and CLimate Impact of alternative Fuels) campaign, a collaboration between the Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), Airbus, Rolls-Royce, and Neste, the DLR Falcon 20 research aircraft performed in situ measurements following an Airbus A350-941 source aircraft powered by Rolls-Royce Trent XWB-84 engines in 1 to 2 min old contrails at cruise altitudes. Apparent ice emission indices of 100 % HEFA-SPK (hydro-processed esters and fatty acids-synthetic paraffinic kerosene) were measured and compared to Jet A-1 fuel contrails at similar engine and ambient ice-supersaturated conditions within a single flight. A 56 % reduction in ice particle numbers per mass of burned fuel was measured for 100 % HEFA-SPK compared to Jet A-1 under engine cruise conditions. The measured 35 % reduction in soot particle numbers suggests reduced ice activation by the low-sulfur HEFA fuel. Contrail properties are consistently modeled with a contrail plume model. Global climate model simulations for the 2018 fleet conservatively estimate a 26 % decrease in contrail radiative forcing and stronger decreases for larger particle reductions. Our results indicate that higher hydrogen content fuels as well as clean engines with low particle emissions may lead to reduced climate forcing from contrails.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/203632/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Powering aircraft with 100% sustainable aviation fuel reduces ice crystals in contrails
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Märkl, Raphael SatoruDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0002-0451-2084NICHT SPEZIFIZIERT
Voigt, ChristianeDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0001-8925-7731NICHT SPEZIFIZIERT
Sauer, DanielDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0002-0317-5063NICHT SPEZIFIZIERT
Dischl, Rebecca KatharinaDLR, IPANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kaufmann, StefanDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0002-0767-1996NICHT SPEZIFIZIERT
Harlass, TheresaDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0002-1792-6649NICHT SPEZIFIZIERT
Hahn, ValerianDLR, IPANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Roiger, AnkeDLR, IPANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Weiß-Rehm, CorneliusDLR, IPANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Burkhardt, UlrikeDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0002-0742-7176NICHT SPEZIFIZIERT
Schumann, UlrichDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0001-5255-6869NICHT SPEZIFIZIERT
Marsing, AndreasDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0002-5006-2133NICHT SPEZIFIZIERT
Scheibe, MonikaDLR, IPANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dörnbrack, AndreasDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0003-0936-0216NICHT SPEZIFIZIERT
Renard, CharlesAirbus Operations SAS, Toulouse, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gauthier, MaximeAirbus Operations SAS, Toulouse, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Swann, PeterRolls-Royce plc., Derby, UKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Madden, PaulRolls-Royce plc., Derby, UKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Luff, DarrenRolls-Royce plc., Derby, UKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sallinen, ReetuNeste Corporation, Innovation, Porvoo, FinlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schripp, TobiasTobias.Schripp (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1594-7331NICHT SPEZIFIZIERT
Le Clercq, PatrickPatrick.LeClercq (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:27 März 2024
Erschienen in:Atmospheric Chemistry and Physics (ACP)
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:24
DOI:10.5194/acp-24-3813-2024
Seitenbereich:Seiten 3813-3837
Verlag:Copernicus Publications
ISSN:1680-7316
Status:veröffentlicht
Stichwörter:contrails, in situ measurements, ECLIF3, Sustainable Aviation Fuel, aviation, climate
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HGF - Programm:Luftfahrt
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Institut für Verbrennungstechnik > Chemische Kinetik und Analytik
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Hinterlegt von: Märkl, Raphael Satoru
Hinterlegt am:09 Apr 2024 13:20
Letzte Änderung:09 Apr 2024 13:20

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