Obere Atmosphäre

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Flugverkehr heute und morgen

Die Auswirkung des Flugverkehrs auf das heutige, und wichtiger noch, das zukünftige Klima abzuschätzen, ist eine unsichere Herausforderung. Wenngleich dieser Einfluss bislang von relativ geringer Bedeutung war, so ist der Luftverkehr doch ein sehr rasch anwachsender Sektor mit steigendem Energiebedarf. Wir nehmen an, dass er in der Zukunft zu einem wichtigen Klimafaktor werden kann.

Ergänzend zu dieser Seite empfehlen wir die Lektüre des ACCENT Global Change Magazin -> Ausgabe No9 Juli 2006. Im Jahr 2009 kann vermutlich eine vollkommen neue Seite zu diesem Thema erstellt werden. Derzeit (Herbst 2008) werden Forschungsergebnisse der letzten Jahre noch zusammengefasst.
 

Luftverkehr heute - hohe Unsicherheiten

Die Daten des letzten Berichtes des internationalen Rates der Klimawissenschaftler (IPCC) zum Luftverkehr von 1999 können einerseits als überholt gelten, da sie auf den Entwicklungen bis 1995 beruhen. Der Sektor entwickelt sich schneller, als die Auswertungen der Beobachtungen und Vorhersagen möglich sind. Andererseits waren die groben Prognosen bislang nicht weit von der Realtiät entfernt. Trotz kleinerer Einbrüche durch das Attentat von New York, die Krankheit SARS und den Irak Krieg ist der Flugverkehr mit Wachstumsraten von ca. 5% im Passagierverkehr und 6% im Frachtverkehr der am schnellsten wachsende Transportsektor.
 

Europa erlebte einen explodierenden Markt an Billigflugangeboten. In diesem Bereich wurde der globale Wachstumsdurchschnitt deutlich übertroffen.

Vorhersage des Luftverkehrs

Viele wissenschaftliche Veröffentlichungen messen den Verkehr in sogenannten "revenue passenger kilometres (RPK)", d.h. in Anzahl der Passagiere mal der von ihnen geflogenen Distanz pro Jahr. Diese Zahl wuchs von 1970 bis 1995 um 360% von 551 Milliarden auf 2537 Milliarden Personenkilometer. Die Vorhersagen für die Zukunft schwanken stark. Eine Verdopplung innerhalb von ca. 15 Jahren wäre möglich.
 

Für das Jahr 2015 nehmen einige Prognosen 5700 Milliarden Passagierkilometer an, für das Jahr 2050 schon 14.000 bis 23.000 Milliarden (ICAO / EDF Vorhersage für mittleres ökonomisches Wachstum). Von einer Weltbevölkerung von 10 Milliarden Menschen im Jahr 2050 ausgehend bedeutet dies, dass der durchschnittliche Erdenbürger 1400 bis 2300 km jährlich im Flugzeug zurücklegen würde.

Heute macht der Flugverkehr etwa 2% aller Kohlendioxid-Emissionen aus menschlichen Quellen aus. Der Beitrag zur Erderwärmung wird für 1992 auf 3,5% geschätzt. Dies ist nicht viel, wird aber zum Problem, wenn sich die Personenkilometer vervielfachen. Im Jahr 2050 könnte der Beitrag zur Erderwärmung schon bei 10% oder mehr liegen.

Der Klimaeinfluss

Gasphasenprozesse

Wie die meisten anderen Energie verbrauchenden Prozesse werden auch Flugzeugtriebwerke mit fossilen Brennstoffen betrieben und erzeugen daher Kohlendioxid (ca. 2% des vom Menschen verursachten CO₂-Ausstoßes). Weiterhin erzeugen sie Stickoxide, die in der oberen Troposphäre von hoher Bedeutung sind. Sie führen zur Bildung von Ozon und indirekt zum Abbau von Methan. Denn sie erzeugen OH Radikale, die Methan oxidieren.

Die Ozonbildung ist ein lokaler temporärer Prozess, da der Lebenszyklus des Ozon kurz ist. Ein Anstieg von etwa 6% in den Flugkorridoren verglichen mit Bedingungen ohne Luftverkehr wird für das Jahr 1992 angenommen. In 2050 könnten es 12% sein. Der Methanabbau (Beitrag etwa 2% in 1992, 5% geschätzt für 2050) ist gleichmäßiger über den Globus verteilt. Ozon wie Methan sind Treibhausgase. Global gesehen heben sich beide Effekte in etwa auf, lokal erfolgt eine Erwärmung durch die verstärkte Ozonbildung vor allem in der nördlichen Hemisphäre, die hier die Abkühlung durch Methanabbau überkompensiert.

Wasserdampf, Kondensstreifen und Cirruswolken

Flugzeuge emittieren ihre Abgase in die kälteste Region der unteren Atmosphäre in der Nähe der Tropopause. Da die Luft hier nicht viel Wasserdampf aufnehmen kann, kondensiert er in dieser empfindlichen Schicht relativ leicht. Die sogenannten Kondensstreifen (condensation trails = contrails) werden gebildet. Sie können als Eiswolken angesehen werden und zu Cirruswolken anwachsen. Solche Wolken können in den Flugkorridoren über Europa, den USA und dem Nordatlantik bis zu 5% des Himmels bedecken. Im weltweiten Mittel wird die Bedeckung auf etwa 0,1% geschätzt und könnte bis zum Jahr 2050 auf 0,5% ansteigen.
Contrails wie Cirruswolken tragen zum Treibhauseffekt bei, da sie den Hauptteil des Sonnenlichtes durchlassen, aber das Infrarotlicht der Erde absorbieren. Ruß und Sulfatemissionen können zur Bildung weiterer Cirruswolken führen und den Effekt verstärken.

Verständnis des Klima-Einflusses von Flugverkehr

Das folgende Diagramm zeigt die verschiedenen Weisen, wie der Flugverkehr zum Strahlungsantrieb (engl. radiative forcing = ein Maß für die globale Erwärmung) beitragen kann. Unser Wissen um die Auswirkungen ist teilweise sehr gering (poor), teilweise aber auch schon recht gut (fair), abhängig von der Art des Einflusses. Das Diagramm macht aber klar, dass Abschätzungen eine hohe Unsicherheit haben und dass Vorhersagen für den zukünftigen Einfluss nur einen groben Bereich möglicher Werte angeben können.
 

8. Abschätzung der Treibhauswirkung des Flugverkehrs für das Jahr 2000. Quelle: Sausen et al., 2005

Überschallflugzeuge

In größeren Höhen führen Emissionen von Stickoxiden zum Abbau der stratosphärischen Ozonschicht. Dies war neben technischen Problemen einer der Gründe dafür, dass die Entwicklung einer Flotte von Überschall-Passagierflugzeugen niemals nachhaltig vorangetrieben worden ist. In der Stratosphäre ist der Gasaustausch sehr langsam. Stärkere lokale Emissionen würden gleichmäßig über den Erdball verteilt und hätten einen starken und kaum vorhersehbaren Einfluss auf das atmosphärische System und die Ozonschicht.
Die Concorde, die ihren Jungfernflug im Jahr 1969 hatte, flog in 18 km Höhe in der Stratosphäre. Sie blieb das einzige regulär verkehrende Passagier-Überschallflugzeug und wurde 2003 ausgemustert.

About this page:

author: Elmar Uherek - MPI for chemistry Mainz
1. scientific reviewer: Dr. Didier Hauglustaine, LSCE Gif-sur-Yvette - 2004-02-18
educational proofreading: Michael Seesing - Uni Duisburg - 2003-08-07
Letzte Überarbeitung: 2007-08-23