Märkl, Raphael Satoru and Voigt, Christiane and Sauer, Daniel and Dischl, Rebecca Katharina and Kaufmann, Stefan and Harlass, Theresa and Hahn, Valerian and Roiger, Anke and Weiß-Rehm, Cornelius and Burkhardt, Ulrike and Schumann, Ulrich and Marsing, Andreas and Scheibe, Monika and Dörnbrack, Andreas and Renard, Charles and Gauthier, Maxime and Swann, Peter and Madden, Paul and Luff, Darren and Sallinen, Reetu and Schripp, Tobias and Le Clercq, Patrick (2024) Powering aircraft with 100% sustainable aviation fuel reduces ice crystals in contrails. Atmospheric Chemistry and Physics (ACP), 24, pp. 3813-3837. Copernicus Publications. doi: 10.5194/acp-24-3813-2024. ISSN 1680-7316.
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Official URL: https://acp.copernicus.org/articles/24/3813/2024/
Abstract
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.
Item URL in elib: | https://elib.dlr.de/203632/ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Document Type: | Article | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Title: | Powering aircraft with 100% sustainable aviation fuel reduces ice crystals in contrails | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Authors: |
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Date: | 27 March 2024 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Journal or Publication Title: | Atmospheric Chemistry and Physics (ACP) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Refereed publication: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Open Access: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gold Open Access: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
In SCOPUS: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
In ISI Web of Science: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Volume: | 24 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DOI: | 10.5194/acp-24-3813-2024 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Page Range: | pp. 3813-3837 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Publisher: | Copernicus Publications | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ISSN: | 1680-7316 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Status: | Published | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Keywords: | contrails, in situ measurements, ECLIF3, Sustainable Aviation Fuel, aviation, climate | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Research field: | Aeronautics, Space and Transport | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Program: | Aeronautics | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Program Themes: | Air Transportation and Impact | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Research area: | Aeronautics | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Program: | L AI - Air Transportation and Impact | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Research theme (Project): | L - Climate, Weather and Environment, L - Components and Emissions | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Location: | Oberpfaffenhofen | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Institutes and Institutions: | Institute of Atmospheric Physics > Cloud Physics Institute of Atmospheric Physics > Atmospheric Trace Species Institute of Atmospheric Physics > Earth System Modelling Institute of Combustion Technology Institute of Combustion Technology > Multiphase flow and Alternative Fuels Institute of Combustion Technology > Chemical Kinetics and Analytics Institute of Atmospheric Physics > Applied Meteorology | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Deposited By: | Märkl, Raphael Satoru | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Deposited On: | 09 Apr 2024 13:20 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Last Modified: | 09 Apr 2024 13:20 |
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