Les 1: Contrails

Als er veel van zijn, kun je er boter-kaas-en-eieren in spelen. De witte strepen in de lucht worden veroorzaakt door vliegtuigen. De vliegtuigen zijn er nagenoeg altijd, de witte lijnen in hun kielzog niet. Of ze al dan niet tevoorschijn komen hangt af van de hoeveelheid vocht op vlieghoogte. En als ze er eenmaal zijn, kunnen ze vlak achter de kont van het vliegtuig alweer snel oplossen, of juist kilometers lang worden en uren blijven hangen. Of ondertussen langzaam met de wind naar een andere plek toewaaien of verwaaien tot een hemelse suikerspin. Het zijn bijzondere wolken: deze contrails.

Het is wel weer heel erg antropocentrisch om met deze man-made wolk de cursus ‘omhoog kijken voor dummies’ te starten. Maar, we zijn mensen, inmiddels geëvolueerd naar het Plasticbekervolk, en onze soort is voor onze soort dé belangrijkste factor op aarde. Daarom beginnen we lekker met de ‘nebula artificialis’. Oftewel; de wolk van het mensvolk. Voor de ontwikkeling van de vliegtuigkunst bestonden deze wolken niet. We hebben ze toegevoegd aan het palet. Bewolking op die hoogte in de atmosfeer, cirrus, was er natuurlijk wel, maar geen contrail. Want achter een hoog vliegende gier is het nog nooit tot een uitlaatstreep gekomen.

DE ANATOMIE VAN DE VLIEGTUIGSTREEP
Een streep verschijnt lang niet altijd. Ten eerste is er een motor nodig die uitlaatgassen produceert. Hiermee valt het zweefvliegtuig af, dat sowieso te laag vliegt om de witte lijn te veroorzaken. Je moet toch echt al wel boven 6 kilometer hoogte voortgestuwd worden, wil er iets van een condensatie-spoor kunnen ontstaan. Afgekort: contrail.

Kortom, we gaan de lucht in. De een stapt ontspannen een vliegtuig in, de ander wordt als een halve B.A. Baracus min of meer knock-out geslagen met smarties uit een doordrukstrip. De handbagage ligt in de kastjes boven de stoelen, de onvermijdelijke rolkoffer in het bagageruim. De beenruimte is zoals het hoort beperkt en een mengsel van kerosine en muffig tapijt sijpelt langzaam vanuit de airco de neusgaten in. Als dan het hele zaakje gecontroleerd de lucht ingaat, zou je natuurlijk -eenmaal op kruishoogte- naar de achterste coupé hebben moeten kunnen lopen om te kijken wat er achter het vliegtuig gebeurt. Was mooi geweest om de atmosferische natuurwetten in werking te zien.

Dan maar als gedachtenexperiment. Het begint allemaal in de verbrandingsmotor, waar het ongeveer  1400 graden is. Aan een straalvliegtuig hangen twee of vier van deze motoren. De lucht die met kracht uit deze motoren wordt geblazen om het vliegtuig voort te stuwen, is geen verfrissende Alpenbries. Het is een zeer hete substantie die elke motor verlaat via een soort schoepenrad van een paar meter in doorsnede. Zelf vind ik zo’n uitlaat nogal lijken op een ouderwetse hand-sinaasappelpers. Maar dat beeld volgt niet iedereen. Dat ding dus, daar komt in knotsende vaart loeihete lucht uit, bestaande uit waterdamp, koolstofdioxode en roetdeeltjes. Dit mengsel wordt met immense kracht in een luchtlaag gestuwd die zeer koud is. Gedurende een zeer kort ogenblik is er alleen water als gasvorm aanwezig, maar met een omgevingstemperatuur van, zeg, 40 graden onder nul, zal deze uitgeblazen lucht heel snel condenseren in kleine druppeltjes. Nagenoeg binnen een seconde gaan de druppeltjes vervolgens over in ijskristallen. Deels gebeurt dat door bevriezing van druppels op roet of andere kleine deeltjes (vrieskernen als stof en zandkorrels), maar als het maar koud genoeg is kunnen er ook gewoon ijskristallen gevormd worden. Dus zonder dat er een vrieskern voor nodig is.

De lucht waarin het straalvliegtuig zich voortbeweegt is bepalend voor het al dan niet ontstaan van vliegtuigstrepen. Is de lucht heel droog, dan verdampt het water onmiddellijk en wordt het toegevoerde vocht in de luchtlaag opgenomen in de gasvorm. De lucht raakt dus niet tijdelijk verzadigd van vocht en een streep wordt niet gemaakt. Is de lucht enigszins vochtig, dan zal korte tijd een contrail ontstaan, die binnen een minuut alweer oplost. Is de lucht behoorlijk vochtig óf vliegt het vliegtuig erg hoog, dan kan de contrail lang blijven hangen. Ook als de lucht op kruishoogte erg koud is, bijvoorbeeld lager dan 50 graden onder nul, dan is de contrail waarschijnlijk een ‘plakker’.

DE STREEP EN ZIJN HOBBELS EN BOBBELS
Eigenlijk zijn de contrails wat mij betreft rimetrails. Of in goed Nederlands: rijpbanen. Voor de lezers van de strips van Evert Kwok niet te verwarren met rijpe bananen. Rijp bestaat uit ijskristallen. Het zijn ook de ijskristallen die de strepen vormen achter een vliegtuig. Daardoor kun je ook in vliegtuigstrepen fraaie optische verschijnselen als bijzonnen en andere irisaties zien.

Die strepen zijn overigens niet altijd lijnvormig. Een piloot kan een fraai bochtje draaien of de strepen worden door de wisselende windsterkte in een cirkel of parabool getrokken. Onstabiliteit op vlieghoogte kan verder hobbels op de ‘rimetrails’. Die hobbels zijn dan als kantelen. Let hierbij op de klemtoon, niet kántelen, maar kantélen. Die torens op een kasteel, zoals er ook kanteelwolken, castellanuswolken, in de lagere delen van de troposfeer kunnen ontstaan. Verder kunnen vliegtuigstrepen nog wat aparte dingen doen, zoals donkere schaduwen veroorzaken op lager hangende wolken en verwaaien waardoor ze duizenden kilometers verderop belanden.

Zeggen die strepen nou iets over het weer dat in aantocht is? Lang niet altijd. Ze kunnen, samen met natuurlijke cirrusbewolking (ijskristallen op dezelfde hoogte die meer in vegen of in een groot waterig vlak aanwezig zijn) de voorbode zijn van een naderend warmtefront. Een front dat bijvoorbeeld in Frans Bretagne al regen veroorzaakt, maar waarvan wij in Nederland alleen de eerste tekenen zien. Hoog in de lucht. Later komt het echte front aan de grond pas door.

OPWARMEND EFFECT VAN DE STREEP
Een halve eeuw geleden werd gedacht dat de strepen een koelend effect zouden hebben. Ze zijn immers wit en kunnen gemakkelijk zonlicht terug de ruimte in kaatsen. Niet veel later werd juist het opwarmende effect van contrails ontdekt. De warmtestraling van de aarde wordt ’s nachts door de contrails deels in de onderste 10 kilometer van de atmosfeer gehouden. Deze zowel koelende als opwarmende effecten heffen elkaar deels op, maar de laatste jaren blijkt dat onder de streep het opwarmende effect iets sterker is.

Nu leven contrails meestal vrij kort, terwijl de CO2 uitstoot van vliegtuigen een veel langer leven beschoren is. En daarmee wordt op veel grotere schaal het broeikaseffect versterkt. Het neemt niet weg dat het aanbevelenswaardig is dat het aandeel roetdeeltjes uit de verbrandingsmotor beter omlaag kan en ook het beter afstellen van de vlieghoogte, waardoor er minder gemakkelijk contrails ontstaan, wordt her en der in overweging genomen.

Oh boy, wat is er nog veel te vertellen over deze strepen. Maar dit is het voor nu. Kijk omhoog en ontdek wat je ziet!