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Aircraft routing with minimal climate impact: The REACT4C climate cost function modelling approach (V1.0)

Grewe, Volker und Frömming, Christine und Matthes, Sigrun und Brinkop, Sabine und Ponater, Michael und Dietmüller, Simone und Jöckel, Patrick und Garny, Hella und Tsati, Eleni und Dahlmann, Katrin und Sovde, O.A. und Fuglestvedt, J.S. und Berntsen, T. und Shine, K.P. und Irvine, Emma A. und Champougny, T. und Hullah, P. (2014) Aircraft routing with minimal climate impact: The REACT4C climate cost function modelling approach (V1.0). Geoscientific Model Development, 7, Seiten 175-201. Copernicus Publications. doi: 10.5194/gmd-7-175-2014. ISSN 1991-959X.

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Kurzfassung

In addition to CO2, the climate impact of aviation is strongly influenced by non-CO2 emissions, such as nitrogen oxides, influencing ozone and methane, and water vapour, which can lead to the formation of persistent contrails in ice supersaturated regions. Because these non-CO2 emission effects are characterised by a short lifetime, their climate impact largely depends on emission location and time, i.e. emissions in certain locations (or times) can lead to a greater climate impact (even on the global average) than the same emission in other locations (or times). Avoiding these climate sensitive regions might thus be beneficial to climate. Here, we describe a modelling chain for investigating this climate impact mitigation option. It forms a multi-step modelling approach, starting with the simulation of the fate of emissions released at a certain location and time (time-region grid points). This is performed with the chemistry–climate model EMAC, extended by the two submodels AIRTRAC (V1.0) and CONTRAIL (V1.0), which describe the contribution of emissions to the composition of the atmosphere and to contrail formation, respectively. The impact of emissions from the large number of time-region grid points is efficiently calculated by applying a Lagrangian scheme. EMAC also includes the calculation of radiative impacts, which are, in a second step, the input to climate metric formulas describing the global climate impact of the mission at each time-region grid point. The result of the modelling chain comprises a four dimensional dataset in space and time, which we call climate cost functions, and which describe at each grid point and each point in time, the global climate impact of an emission. In a third step, these climate cost functions are used in an air traffic simulator (SAAM), coupled to an emission tool (AEM) to optimise aircraft trajectories for the North Atlantic region. Here, we describe the details of this new modelling approach and show some example results. A number of sensitivity analyses are performed to motivate the settings of individual parameters. A stepwise sanity check of the results of the modelling chain is undertaken to demonstrate the plausibility of the climate cost functions.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/87951/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Aircraft routing with minimal climate impact: The REACT4C climate cost function modelling approach (V1.0)
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Grewe, VolkerDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0002-8012-6783NICHT SPEZIFIZIERT
Frömming, ChristineDLR, IPANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Matthes, SigrunDLR, IPANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Brinkop, SabineDLR, IPANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ponater, MichaelDLR, IPANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dietmüller, SimoneDLR, IPANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Jöckel, PatrickDLR, IPANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Garny, HellaDLR, IPANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Tsati, EleniDLR, IPANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dahlmann, KatrinDLR, IPANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sovde, O.A.CICERONICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Fuglestvedt, J.S.CICERO, Oslo, NNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Berntsen, T.Univ. of Oslo, Oslo, NNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Shine, K.P.Univ. of Reading, Reading, UKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Irvine, Emma A.e.a.irvine (at) reading.ac.ukNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Champougny, T.EurocontrolNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hullah, P.EurocontrolNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:28 Januar 2014
Erschienen in:Geoscientific Model Development
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:7
DOI:10.5194/gmd-7-175-2014
Seitenbereich:Seiten 175-201
Verlag:Copernicus Publications
ISSN:1991-959X
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Climate mitigation, aircraft emissions, ozone, NOx, contrails, warming
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:ATM und Flugbetrieb (alt)
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L AO - Luftverkehrsmanagement und Flugbetrieb
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Klima, Wetter und Umwelt (alt)
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Physik der Atmosphäre
Institut für Physik der Atmosphäre > Dynamik der Atmosphäre
Hinterlegt von: Grewe, Prof. Dr. Volker
Hinterlegt am:03 Feb 2014 08:21
Letzte Änderung:14 Nov 2023 13:08

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