Voigt, Christiane and Sauer, Daniel and Märkl, Raphael Satoru and Dischl, Rebecca Katharina and Kaufmann, Stefan and Bräuer, Tiziana and Jurkat, Tina and Renard, Charles and Seeliger, Katharina and Le Chenadec, Gauthier and Moreau, Julien and Yu, Fangqun and Bonne, Nicolas and Roche, Amandine and Zelina, Joseph and Dörnbrack, Andreas and Eirenschmalz, Lisa and Heckl, Christopher and Horst, Elisabeth and Lichtenstern, Michael and Marsing, Andreas and Roiger, Anke-Elisabeth and Scheibe, Monika and Stock, Paul and Giez, Andreas and Eckel, Georg and Neumann, Gregor and Vals, Margaux and Requena-Esteban, Emiliano and Le Clercq, Patrick (2025) Substantial aircraft contrail formation at low soot emission levels. Nature. Nature Publishing Group. doi: 10.21203/rs.3.rs-6559440/v1. ISSN 0028-0836.
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Official URL: https://www.researchsquare.com/article/rs-6559440/v1
Abstract
Contrail cirrus are a major contributor to the climate forcing from aviation. Yet, the number of contrail ice crystals forming behind aircraft with modern lean-burn engines is unknown. Theory spans a five orders of magnitude range in ice crystal numbers – rendering related climate effects unpredictable. Here, we present first in-flight observations of contrails formed behind an aircraft with lean-burn engine technology. We find a massive reduction in soot particle number emissions, three orders of magnitude lower than soot emissions from conventional rich-quench-lean engines. In contrast, volatile particle number emissions - as well as contrail ice crystal numbers - exceed 10^15 particles per kilogram of burned fuel. We provide first experimental evidence and theoretical explanations for contrail ice activation on volatile aerosol in the absence of soot. Our results demonstrate the impact of lean-burn engine configurations, fuel composition, and ambient conditions on contrail ice crystal numbers. The integration of our data in models will enable to reliably predict the fleet-wide contrail climate effect. Our findings point to the need to minimize volatile particle emissions and affect industrial decisions on engine and fleet design for competitive and clean future aviation.
| Item URL in elib: | https://elib.dlr.de/216608/ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Document Type: | Article | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Title: | Substantial aircraft contrail formation at low soot emission levels | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Authors: |
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| Date: | 2025 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Journal or Publication Title: | Nature | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Refereed publication: | No | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Open Access: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Gold Open Access: | No | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| In SCOPUS: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| In ISI Web of Science: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DOI: | 10.21203/rs.3.rs-6559440/v1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Publisher: | Nature Publishing Group | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ISSN: | 0028-0836 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Status: | Accepted | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Keywords: | contrail cirrus, aviation, climate, contrail ice crystals, aircraft with lean-burn engine technology | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Research field: | Aeronautics, Space and Transport | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Program: | Space | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Program Themes: | Earth Observation | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Research area: | Raumfahrt | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Program: | R EO - Earth Observation | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Research theme (Project): | R - Atmospheric and climate research, L - Components and Emissions | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Location: | Oberpfaffenhofen , Stuttgart | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Institutes and Institutions: | Institute of Atmospheric Physics > Cloud Physics Institute of Atmospheric Physics > Atmospheric Trace Species Institute of Atmospheric Physics > Applied Meteorology Flugexperimente > Mess- und Sensortechnik OP Institute of Combustion Technology > Multiphase flow and Alternative Fuels | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Deposited By: | Keur, Natalie Desiree | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Deposited On: | 18 Sep 2025 11:01 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Last Modified: | 19 Sep 2025 09:19 |
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