Op 28 mei 2025 schreef Karel Knip in zijn wekelijkse wetenschapsrubriek in de NRC over contrails, de sporen die vliegtuigen op grote hoogte achterlaten. Knip legt uit:
"Contrails (condensation trails) zijn wat we hier sinds 1940 ‘dampsporen’ of ‘vliegtuigwolken’ en sinds 1941 ‘vliegtuigstrepen’ noemen. Het zijn de langgerekte rooksporen die zich achter vliegtuigen kunnen ontwikkelen als de hete uitlaatgassen mengen met ijskoude lucht. Ze ontstaan in een relatief smalle luchtlaag op een hoogte van zo’n 8 kilometer, of wat hoger of lager afhankelijk van het weer en het type vliegtuigmotor. Ze bestaan uit ijskristallen, zoals blijkt uit de veelkleurige halo-verschijnselen die er soms in te zien zijn."
Vliegtuigstrepen bestaan uit ijskristallen en waterdruppels met een zeer korte verblijftijd (minuten tot, in zeldzame gevallen, enkele dagen). Na deze korte verblijftijd verdampen ze of vallen neer.
Op Youtube kun je ook diverse filmpjes vinden die de vorming van contrails uitleggen. Zie bijvoorbeeld onderstaand filmpje:
De uitlaatgassen van vliegtuigen bestaan voornamelijk uit koolstofdioxide en waterdamp. Voor het ontstaan van contrails is alleen de waterdamp van belang.
Contrails ontstaan meestal op een hoogte van zo'n 8 kilometer. Blijkbaar zijn op deze hoogte temperatuur en luchtdruk perfect in relatie tot het dauwpunt (temperatuur waarbij, gegeven de luchtdruk, de lucht met waterdamp verzadigd is).
a) Leg voor beide genoemde grootheden uit of deze juist groot of klein zijn op deze hoogte en geef aan waarom dat gunstig is voor de vorming van ijskristallen. Betrek in je antwoord ook het dauwpunt.
Op 8 km hoogte zijn temperatuur en luchtdruk (extreem) laag. Hoewel de uitlaatgassen van het vliegtuig heet en vochtig zijn, koelen ze door de lage temperatuur van de omgevingslucht (tot wel -40 °C of lager) razendsnel af. Door de zeer lage luchtdruk zetten de uitlaatgassen hierdoor meteen sterk uit, waardoor de temperatuur van het gasmengsel onder het dauwpunt komt. Dat wil zeggen de damp is oververzadigd. Hierdoor condenseert de waterdamp in het gas en bevriest zelfs direct tot ijskristallen.
Straalvliegtuigen produceren hete uitlaatgassen, dus dat verklaart de vorming van contrails. Maar wist je dat ze ook achter propellervliegtuigen kunnen ontstaan?
b) Leg uit hoe dat mogelijk is.
De eerste contrails werden al in 1919 beschreven, lang voor de komst van straalvliegtuigen.
Contrails kunnen ook bij propellervliegtuigen ontstaan omdat de vorming afhankelijk is van het mengen van hete uitlaatgassen met de ijskoude buitenlucht, niet van het type motor.
Volgens het artikel lijken de contrails een bijdrage te leveren aan de opwarming van de aarde. Karel Knip schrijft hierover het volgende:
"Contrails hadden altijd al hun vijanden maar een jaar of dertig geleden raakten ze in extra kwade reuk toen duidelijk werd dat de hoge sluierbewolking (cirrusbewolking) die ze vaak bevorderen bijdraagt aan de aardse opwarming. Dit effect lijkt zelfs wat sterker dan het effect van de CO2 -uitstoot door vliegtuigen al is het wat regionaler van karakter. Er is voorgesteld vliegtuigen voortaan niet langer op hoogten te laten vliegen waar makkelijk contrails ontstaan."
c) Leg uit waardoor het klimaateffect van contrails regionaler is dan dat van de CO2-uitstoot.
Gedurende de hele vlucht stoten vliegtuigen uitlaatgassen uit, dus dat is niet beperkt tot bepaalde regio’s.
Koolstofdioxide is een stabiel gas met een zeer lange verblijftijd in de atmosfeer (tientallen tot honderden jaren). Hierdoor heeft het de tijd om zich door atmosferische stromingen homogeen over de gehele wereldbol te mengen.
Het vormen van hoge sluierbewolking hangt af van lokale kenmerken van de lucht.
Vliegtuigstrepen bestaan uit ijskristallen en waterdamp met een zeer korte verblijftijd (minuten tot enkele dagen). Ze verdampen of vallen neer voordat ze zich mondiaal kunnen verspreiden. Het ‘broeikaseffect’ door contrails blijft daardoor geconcentreerd in gebieden met veel vliegverkeer.
Soms zie je het omgekeerde van een contrail: een leeg ‘kanaal’ in een wolk. Dit wordt een distrail genoemd, zie de foto hieronder. Dit effect doet zich uitsluitend voor in wolken met sterk onderkoelde waterdruppels.
d) Leg uit hoe de passage van een vliegtuig zo'n distrail kan veroorzaken.
Een distrail ontstaat wanneer een vliegtuig door een wolk met sterk onderkoelde waterdruppels vliegt. De ijskristalletjes die als gevolg van de uitstoot van hete gassen in koude lucht worden geproduceerd (contrails), vormen de condensatiekernen waardoor de waterdruppels snel bevriezen. De bevroren deeltjes vallen vervolgens naar beneden en creëren een ‘kanaal’ zonder waterdruppels in de wolk.
e) Bedenk een experiment dat je, bijvoorbeeld in het kader van een profielwerkstuk, zou kunnen uitvoeren om aan te tonen dat distrails ontstaan door het bevriezen van onderkoelde druppels, en niet door bijvoorbeeld turbulentie of warme uitlaatgassen.
Om aan te tonen dat distrails ontstaan door bevriezing, kun je een experiment ontwerpen in een eenvoudige (zelf te bouwen) klimaatkamer. Creëer een wolk van onderkoelde waterdruppels in een afgesloten ruimte. Door vervolgens een zeer koude naald of een kleine bron van ijskristalletjes in de wolk te brengen, kun je observeren hoe de wolk op die specifieke plaats verdwijnt. Dit bootst het effect van het vliegtuig na en kan een aanwijzing zijn dat de bevriezing van de druppels de oorzaak is van de 'verdwijning' van de wolk. Lukt dit ook als je turbulentie veroorzaakt?
