 | Dahlmann K. Eine Methode zur effizienten Bewertung von Maßnahmen zur Klimaoptimierung des Luftverkehrs / Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Institut für Physik der Atmosphäre, Oberpfaffenhofen. - Köln: DLR, Bibliotheks- und Informationswesen, 2012. - VIII, 132 S.: Ill., graph. Darst. - (Forschungsbericht; 2012-05). - Bibliogr.: S.123-132. - ISSN 1434-8454
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1 Einleitung ................................................... 1
2 Klimawirkung des Luftverkehrs ................................ 7
2.1 Kohlendioxid (CO2) ...................................... 8
2.2 Wasserdampf (H20) ....................................... 8
2.3 Stickoxide (NOx) ....................................... 10
2.3.1 Photochemie ..................................... 10
2.3.2 Ozon(O3) ........................................ 12
2.3.3 Methan (CH4) .................................... 13
2.4 Kondensstreifen ........................................ 14
2.4.1 Linienförmige Kondensstreifen ................... 15
2.4.2 Kondensstreifen-Zirrus .......................... 15
2.5 Aerosole ............................................... 16
3 Metriken .................................................... 17
3.1 Anforderungen bei der Wahl von Metriken ................ 17
3.2 Welche Metriken gibt es? ............................... 19
3.2.1 Radiative Forcing (RF) und Radiative Forcing
Index (RFI) ..................................... 20
3.2.2 Global Warming Potential (GWP) .................. 21
3.2.3 Global Temperature Potential (GTP) .............. 23
3.2.4 Average Temperature Response (ATR) .............. 24
3.2.5 Sozioökonomische Metriken ....................... 25
3.3 Klimafragen und die richtige Metrik .................... 25
3.4 Metriken zur Klimabewertung verschiedener
Flugzeugtechnologien ................................... 27
4 Das Klima-Response-Modell AirClim ........................... 29
4.1 Prinzip eines Klima-Response-Modells ................... 29
4.2 AirClim 1.0 ............................................ 30
4.2.1 Atmosphärische Emissions-Response-
Funktionen ...................................... 30
4.2.2 Konzentrationsänderung der strahlungsrelevanten
Spurenstoffe .................................... 32
4.2.3 Berechnung des Strahlungsantriebes .............. 33
4.2.4 Temperaturänderung als Klimawirkungsindikator ... 34
4.2.5 Berücksichtigung der Unsicherheiten ............. 35
5 Erweiterungen des Klima-Response-Modells (AirClim 2.0) ...... 37
5.1 Erweiterungen .......................................... 37
5.1.1 Variables Emissionsszenario ..................... 37
5.1.2 Variables Hintergrundszenario ................... 38
5.1.3 Absolute Klimawirkung ........................... 38
5.1.4 Langanhaltender Ozonabbau ....................... 39
5.1.5 Kondensstreifen-Zirrus .......................... 39
5.2 Evaluierung von AirClim ................................ 42
5.2.1 Vergleich von AirClim und ECHAM ................. 42
5.2.2 Vergleich von AirClim mit anderen
Klimamodellen ................................... 45
6 Die Monte-Carlo-Simulation .................................. 49
6.1 Definition ............................................. 49
6.2 Externe Monte-Carlo-Simulation ......................... 49
6.3 Interne Monte-Carlo-Simulation ......................... 51
6.4 Unsicherheitsbereiche .................................. 52
6.4.1 Lebenszeit ...................................... 52
6.4.2 Strahlungsantrieb ............................... 52
6.4.3 Klimasensitivität ............................... 53
6.4.4 Hintergrundszenario ............................. 54
7 Unsicherheiten in der Bewertung der Klimawirkung ............ 55
7.1 Datenbeschreibung ...................................... 55
7.2 Unsicherheiten aus atmosphärischen Prozessen ........... 57
7.3 Unsicherheiten der Klimawirkung des heutigen
Flugverkehrs ........................................... 59
7.4 Sensitivitätsanalyse ................................... 61
7.5 Zusammenfassung ........................................ 65
8 Kritische Analyse eindimensionaler Klimafunktionen .......... 67
8.1 Beschreibung der 1-D-Klimafunktionen ................... 67
8.2 Bedeutung der Breitenabhängigkeit ...................... 68
8.2.1 Methodenbeschreibung ............................ 69
8.2.2 Breitenabhängigkeit ............................. 72
8.2.3 Einfluss der Kondensstreifen-Zirren ............. 76
8.2.4 Modellabhängigkeit .............................. 80
8.2.5 Zusammenfassung und Diskussion .................. 82
9 Optimierung des Flugzeugdesigns mit Hilfe der CATS
Modellkette ................................................. 85
9.1 Methodenbeschreibung ................................... 86
9.1.1 Modellbeschreibung .............................. 86
9.1.2 Konfiguration ................................... 88
9.2 Ergebnisse ............................................. 90
10 Zusammenfassung und Ausblick ................................ 97
A Modellbeschreibung ......................................... 103
В Signifikanzbetrachtung ..................................... 107
С Tabellen ................................................... 109
Abbildungsverzeichnis ......................................... 114
Tabellenverzeichnis ........................................... 121
Literaturverzeichnis .......................................... 123
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