Hoe groot is de invloed van luchtvaart op het klimaat?

Een standaard verkeersvliegtuig verbrandt kerosine. Dit wordt omgezet in talrijke stoffen. Bij deze verbranding komen CO2, stikstofoxiden (NOx), waterdamp, roet en zwaveloxiden (SOx) vrij. Niet al deze stoffen dragen bij aan een extra broeikaseffect. De uitstoot van stikstofoxiden is een lastige. Dit is vanwege een serie aan chemische reacties die leidt tot de aanmaak van ozon (O3), wat ook een broeikasgas is, maar ook tot de afbraak van het broeikasgas methaan (CH4) op vlieghoogte. Onderzoek lijkt te wijzen op een (zwak) opwarmend effect in verband met stikstofoxiden. Zwaveloxiden hebben bijvoorbeeld een koelend effect op het klimaat, vanwege terugkaatsing van straling terug naar de ruimte. Roetdeeltjes zijn zwart, absorberen straling en hebben daarmee een opwarmend effect. CO2 is de meest duidelijke bijdrage aan de opwarming van de aarde als broeikasgas. Hoe meer en hoe lager je vliegt, des te meer CO2 er wordt uitgestoten. De complexiteit begint bij de niet-CO2-gassen en vooral ook de uitstoot van waterdamp door vliegtuigen.

Wat is momenteel de bijdrage van de luchtvaart aan klimaatverandering?

De luchtvaart is een wereldwijd fenomeen. Alhoewel het meest wordt gevlogen op het noordelijk halfrond, is CO2 is een vrij goed gemengd gas in de atmosfeer en goed begrepen als bijdrage aan de opwarming. Hoe meer je vliegt, des te groter de bijdrage aan klimaatopwarming. Maar alles is relatief. 
Wereldwijd stoten we als mensheid momenteel ongeveer 40 gigaton aan CO2 per jaar uit. Dat komt door industrie, overig transport en ons consumptiegedrag in het algemeen. Het recordjaar was 2024 waar we als mensheid globaal tot 41,6 gigaton hebben uitgestoten. Als je puur kijkt naar de uitstoot van de luchtvaart was dit ongeveer 2 tot 3 procent van deze totale CO2-uitstoot. De uitstoot van broeikasgassen neemt nog altijd toe, en daardoor ook de concentratie van CO2 in de atmosfeer. China, de Verenigde Staten van Amerika, India en de Europese Unie zijn de grootste uitstoters. Ook blijven we steeds meer vliegen (afbeelding 1).

Een betere manier om te kijken naar globale klimaatverandering op langere termijn is eigenlijk ‘Global Warming Potential (GWP)’, of het equivalent van hoe CO2 de aarde opwarmt (CO2-eq). Hierbij worden andere effecten omgerekend alsof het CO2 is.
Dit houdt rekening met de kracht van een broeikaseffect en de duur ervan. De aarde heeft idealiter een balans tussen de hoeveelheid straling (energie) die vanaf de zon ontvangen wordt en de hoeveelheid die terug wordt gestraald naar de ruimte. Deze is nu verstoord. Naast wat kleine natuurlijke verstoringen is de mensheid de grote veroorzaker op dit moment en naar verwachting deze eeuw. Maar alles valt of staat met wat we uit gaan uitstoten: de groene transitie. Met een globaal klimaat in perfect evenwicht gaat er gemiddeld net zo veel straling naar de ruimte als het systeem Aarde ontvangt. Op dit moment zorgt de mensheid voor een onbalans en is in negatieve zin aan het toenemen. Hiervan neemt de luchtvaart een deel op zich.

De grote wetenschappelijke onzekerheid: luchtvaartbewolking en overige niet-CO2-effecten

Naast hoeveel we gaan vliegen zit de grote onzekerheid wat vliegen betreft in hoge bewolking en overige effecten.  Als de lucht op kruishoogte koud genoeg is vormt zich een vliegtuigstreep (contrail, afbeelding 2). In de meeste gevallen lost deze streep snel op en heeft kortdurend effect op het klimaat. Het wordt een ander verhaal als de lucht vochtig genoeg en er windschering is (verandering van windsnelheid en -richting met de hoogte) op kruishoogte. Dan kunnen vliegtuigstrepen langdurig bestaan en met voldoende windschering uitwaaieren tot een aaneengesloten bedekking van hoge bewolking (contrail-cirrus). Dit type bewolking warmt de atmosfeer gemiddeld op, zeker als er geen andere bewolking aanwezig is. Echter, er zijn situaties waarbij vliegtuigstrepen juist lokaal kortstondig koelend werken. Dat kan gebeuren bij een lage zonnestand door reflectie en specifieke fysische eigenschappen waaruit deze ijsbewolking bestaat. 

Vliegtuigstrepen hebben in het algemeen een opwarmend effect

Wat algehele opwarming betreft gaat het om hoeveel warmtestraling deze luchtvaartbewolking absorbeert en hoeveel het reflecteert terug naar de ruimte. Momenteel wordt het opwarmende effect van contrail-cirrus geschat op ongeveer hetzelfde als het effect van enkel CO2 door de luchtvaart. Twee keer zoveel opwarming dus. Maar er is grote onzekerheid. Wat een vliegtuigmotor uitstoot beïnvloedt kan ook de fysische eigenschappen van hoge bewolking beïnvloeden, die er al is en die er nog gaat komen. De totale bijdrage aan globale opwarming van luchtvaart-CO2 en contrail-cirrus bij elkaar wordt geschat op ongeveer 3-5%, vooral vanwege de onzekerheid van de sluierbewolking en andere niet CO2-effecten. Hoeveel deze hoge bewolking zal bijdragen deze eeuw hangt sterk af van hoeveel we vliegen, de vochtigheid en windschering op kruishoogte die de toekomst ons zal bieden. Het is dus interessant om te onderzoeken hoe de vochtigheid en windschering op kruishoogte zal veranderen in de komende decennia. 

Als je kijkt naar het grotere plaatje zal door de uitstoot van broeikasgassen in het algemeen de aarde voorlopig blijven opwarmen, mede door de luchtvaart. Hiervoor zijn scenario’s opgesteld door het KNMI en het IPCC. Maar er is hoop. 

De luchtvaart is ook bezig met vergroening. Denk aan biobrandstof, hybride vliegen, waterstof en een overgang van vliegmaatschappijen naar inzet van vliegtuigen die per gevlogen afstand minder brandstof gebruiken en minder niet-CO2-gassen uitstoten. Tevens wordt er onderzoek gedaan naar hoe je gebieden waar contrail-cirrus waarschijnlijk optreedt vermijdt, maar niet een dermate grotere afstand of lager moet vliegen dat dit positieve effect teniet wordt gedaan. 
Er wordt al gevlogen en geëxperimenteerd met elektrisch vliegen. Dit betreft nu kleine vliegtuigen en is momenteel commercieel geen optie om mee op vakantie te gaan. Dat heeft te maken met de accu’s en de hoeveelheid passagiers die je kan meenemen. Binnen de kleine luchtvaart bestaat dit dus al wel. 
Het zou mooi zijn om in de toekomst een elektrisch vliegtuig te boeken, wat een goed alternatief kan bieden ten opzichte van de trein of een brandstofauto. Op het moment kunnen experimentele elektrische verkeersvliegtuigen zo’n 200-500 km afleggen en er wordt hard gewerkt om deze capaciteit uit te breiden. Het is vrijwel zeker dat mensen veel zullen blijven vliegen. Onzeker is in hoeverre dit in de toekomst klimaatneutraal of CO2-neutraal kan. We gaan het zien.

KNMI-klimaatbericht door Kasper Gerritsen