Broeien in de lucht

Zelfs de zo onschuldig ogende condensstrepen van vliegtuigen dragen aardig bij aan het broeikaseffect. Maar het stomste dat de luchtvaart kan gaan doen, is supersonisch gaan vliegen.

ALLEEN AL de luchtvaart droeg in 1992 voor 3,5 procent bij aan de aardse opwarming. De ongunstige rol van de luchtvaart komt vooral van het uitgestoten kooldioxide en de extra ozonvorming die de vliegtuigen teweeg brengen en bovendien – interessant genoeg – van de talrijke condenssporen die zij op sommige ongunstige dagen langs de lucht trekken. Nu al wordt aangenomen dat deze contrails gemiddeld over het jaar en het aardse oppervlak overdag 0,1 procent van de hemel afschermen. Voor Europa is dat 0,5 procent.

Een bedreiging van de ozonlaag is de luchtvaart niet. Het huidige vliegverkeer, dat vrijwel volledig subsonisch is, leidt juist tot vorming van ozon en vermindert bijgevolg in principe de UV-belasting van mens, dier en plant. Dat beeld zou kunnen omslaan als in de toekomst op grote schaal met supersonische vliegtuigen à la de Concorde gevlogen gaat worden.

Met dit nieuws trad het Intergovernmental Panel on Climate Change, het in 1988 opgerichte IPCC, op 4 juni naar buiten. Op verzoek van de burgerluchtvaart organisatie ICAO had het IPCC, samen met het ozonpanel van de meteorologische organisatie WMO, de invloed van het jarenlang jaarlijks met 9 procent groeiende luchtverkeer op broeikaseffect en ozonaantasting onderzocht. De bevindingen zijn in een lijvig en, voor wat betreft de atmosferische chemie, ook nogal technisch rapport samengevat.

Afgelopen woensdag en donderdag hebben onderzoekers en onderzochten de resultaten van het werk besproken in de Amsterdamse Koopmansbeurs. Ruim 130 aanwezigen met een opvallende dominantie van Amerikanen, Britten en Fransen. Minister Netelenbos van verkeer en waterstaat wipte even langs voor een snelle toespraak. Het getal 3,5 procent had haar gefrappeerd, liet zij weten. Verhalen dat de luchtvaart een overweldigende bijdrage levert aan het broeikaseffect en de aantasting van de ozonlaag waren dus kenneliik ongegrond: invalid. Anderzijds, zei ze, is de bijdrage van het luchtverkeer aan het broeikaseffect ook weer niet verwaarloosbaar. Er zijn Europese landen die in hun geheel nauwelijks meer bijdragen aan de opwarming.

``Ik heb vastgesteld dat volgens de meeste scenario's het relatieve aandeel van de luchtvaart in de opwarming nog zal groeien. Het IPCC-rapport toont aan dat van technische en verkeerstechnische maatregelen niet voldoende te verwachten is. Er moeten dus aanvullende economische maatregelen komen, charges en taxes en dergelijke. Maar jammergenoeg krijgen nu juist deze opties maar weinig aandacht in het rapport. Ik hoop dat de ICAO zijn verantwoordelijkheid neemt, anders zijn Europese maatregelen waarschijnlijk niet te vermijden.' Een vriendelijk lachje en wèg was de minister.

`Goed gebruld, muis', dachten de well dressed luchtvaartlui. Charges? Taxes? Levies? Eerst maar eens over tot de orde van de dag. Die orde bestond uit een kalme, nagenoeg hoofdstuksgewijze behandeling van het rapport, met een nuttige inleiding van de bevlogen dr. Bob Watson, IPCC-voorzitter, adviseur van het Witte Huis en medewerker van de Wereldbank.

Watson legde uit dat het rapport alleen de mondiale milieu-effecten van het vliegverkeer behandelde. Plaatselijke effecten als gevaar, stank- en geluidsoverlast, smogvorming en verzuring bleven buiten beschouwing. Hij vertelde de vertegenwoordigers van IATA, Eurocontrol, Lufthansa, KLM, Boeing, Airbus, Rolls-Royce, General Electric en Snecma wat de belangrijkste broeikasgassen zijn: kooldioxide, methaan en lachgas, dat de atmosferische concentraties van die gassen sinds 1750 zijn gestegen met 30, 145 en 15 procent en dat de aarde de laatste eeuw wel een halve graad warmer is geworden. Het klimaatverdrag van 1992 riep op tot stabilisatie van emissies, in Kyoto is eind '97 zelfs beloten tot vermindering. Maar Watson liet na te vertellen dat de luchtvaart (en de scheepvaart) uit praktische overwegingen volkomen ontsnappen aan beperkende maatregelen. Dat weet de sector allang: de emissies van de KLM, of die van Schiphol, worden niet meegeteld bij de berekening van het totaal aan Nederlandse emissies.

Voor ozon volgde een zelfde spoedcursus die direct bij de luchtvaartsector beginnen kon. Omstreeks 1970 voorzag men een doorbraak van supersonisch transport (SST), van snelle vliegtuigen zoals de Concorde die op 20 kilometer hoogte in de stratosfeer vliegen: door het hart van de ozonlaag. Daartoe ingericht onderzoek toonde aan dat de verbrandingsproducten NO en NO2(samen: `NOx') van de SST's langs katalytische weg het stratosferisch ozon konden aantasten. Dat ozon beschermt mens en dier tegen de gevaarlijke UV-straling van de zon. Later verschoof de belangstelling naar de invloed van chloor uit het ammoniumperchloraat van de vaste brandstof van de Nasa-raketten die dwars door de ozonlaag de ruimte ingaan. Ook chloor blijkt langs katalytische weg ozon te vernietigen. Toen bijna tegelijk ontdekt werd dat de chloorhoudende cfk's uit spuitbussen de stratosfeer bereikten ontstond de grote ozoncommotie en de `spraycan war'.

De theorieën over aanmaak en verbruik van ozon in de ozonlaag zijn in de afgelopen dertig indrukwekkend uitgebreid en gedetailleerd. Niet alleen NOx, maar ook de zwaveloxiden en de waterdamp uit de vliegtuigmotoren speelt een rol in de chemie van aanmaak en afbraak van ozon. In aanmerking genomen dat het brandstofverbruik per passagierskilometer bij supersoon vliegen meer dan twee keer zo hoog is als bij subsoon transport zou een verstandig mens besluiten: nooit aan supersoon vliegen beginnen. Maar deze conclusie werd niet getrokken. Het IPCC-rapport doet geen aanbevelingen maar geeft alleen opties.

De bestaande vloot van ongeveer 17.000 subsonische vliegtuigen kruist op een hoogte die gemiddeld ligt tussen ongeveer 9 en 12 kilometer, dat is min of meer rond de tropopauze, de ijskoude scheidslijn tusen de goedgemengde troposfeer (waaruit vervuilingen snel worden afgevoerd) en de droge stabiele stratosfeer daarboven. Rond de tropopauze, waar al veel zonlicht is weggefilterd, ontstaat ozon uit andere reacties (de oxidatie van koolmonoxide) dan in de ozonlaag, waar de dissociatie van zuurstof de voornaamste bron is. De invloed van NOx daarop is ook anders: het verschuift de balans in de richting van aanmaak. Aangenomen wordt dat de huidige luchtvaart de ozonconcentratie op haar kruishoogte met ongeveer 6 procent vergroot. Van belang is dat de ozonvorming door vliegverkeer blijkt uit berekeningen aan modellen, een directe relatie tussen veranderde ozonconcentraties en de luchtvaart is niet gemeten. Daarvoor is het gebied rond de tropopauze te variabel.

Hetzelfde geldt voor de bijdrage aan mondiale opwarming, ook deze is voornamelijk berekend met behulp van analyses aan de pluim achter de vliegtuigen en een aantal vaste omrekeningsfactoren (zoals: per kilo kerosine ontstaat 1230 gram water). De totale hoeveelheid brandstof die de luchtvaart verbruikt is goed bekend. Door een gelukkige samenloop van omstandigheden blijkt het opwarmend effect van CO2-uitstoot en ozonvorming (troposferisch ozon is ook een broeikasgas) voor een deel te worden gecompenseerd. Het uitgestoten NOx blijkt in een typische reactie ook de afbraak van het broeikasgas CH4 (methaan) te versnellen, voornamelijk door de vorming van OH-radicalen, de grote `reinigers' van de atmosfeer. Bovendien blijkt het opwarmend effect van het roet in de vliegtuig-uitlaatgassen min of meer te worden gecompenseerd door het koelende effect van het sulfaat-aerosol dat uit uitgestoten zwaveloxiden ontstaat.

UITLAATTEMPERATUUR

Aan aerosol- en wolkvorming is het omvangrijkste hoofdstuk van het IPPC-rapport gewijd. Het inzicht dat de condenssporen van hoogvliegende vliegtuigen significant bijdragen aan de aardse opwarming is de grote verrassing van de studie. Het onderzoek aan vorming en uitbreiding van de `contrails' is nog tamelijk jong, maar er bestaat al zoveel vertrouwen in de modellen dat vast staat dat toekomstige meer brandstof-efficiënte motoren (die een lagere uitlaattemperatuur hebben) aanmerkelijk meer contrails zullen vormen. Daar komt nog bij dat de luchtvaart zich vooral zal uitbreiden in de hoogste troposfeer, daar waar het makkelijkst contrails ontstaan. Als, zoals in een standaardscenario wordt aangenomen, de luchtvaart in 2050 drie keer zoveel brandstof verbruikt als nu zal daaruit vijf keer zoveel contrails ontstaan. Buiten beschouwing blijven dan nog de sterke aanwijzingen dat het luchtverkeer bijdraagt aan de vorming van cirrus-wolken, hoge, dunne wolken die uit ijskristallen bestaan en ook aanzienlijk bijdragen aan aardse opwarming. Nu al is op satellietfoto's te zien hoe de lucht boven Midden-Europa soms geheel wordt dichtgeborduurd door de luchtvaart. Het duurt niet lang meer voor de vliegvakanties de vliegvakanties tot noodzaak maken.

`Aviation and the global atmosphere'. IPCC, 1999. Cambridge University Press. ISBN 0 521 66404 7. De website van het KNMI (www.knmi.nl) geeft een samenvating van het rapport en verwijst naar aanvullende literatuur.