Klimawirkung des Luftverkehrs
Bei der Verbrennung von Kerosin entsteht nicht nur das Treibhausgas Kohlendioxid und Wasserdampf. Auch Stickoxide (NOx), Schwefeldioxid (SO2) und Rußpartikel gehören zu den Verbrennungsprodukten, die das Klima beeinflussen können. Ebenso wie die Kondensstreifen hinter dem Flugzeug, die je nach Wetterlage manchmal entstehen.
Die Klimawirkung des Luftverkehrs ist von unterschiedlichen Faktoren abhängig: Art und Menge der Emissionen, Wetterbedingungen, Tageszeit und Emissionsort, die Verweildauer und die geografische Ausbreitung der Emissionen bestimmen das Ausmaß der Klimawirkung. Während die Klimawirkung des Kohlendioxids fundiert wissenschaftlich untersucht ist, gibt es zum Beispiel bei der Abschätzung der Klimawirkung der Kondensstreifen sowie Zirruswolken und der Stickoxide noch weiteren Forschungsbedarf.
Die Fluggesellschaften unterstützen aktiv unterschiedliche Forschungsprojekte zur Klimawirkung des Luftverkehrs, zum Beispiel mit Forschungsflügen. Dabei sammeln sie wertvolle Daten, aus denen sich wichtige Erkenntnisse für die Atmosphären- und Klimaforschung ziehen lassen. Zusätzlich arbeiten die Hersteller stetig an der Entwicklung sparsamerer und emissionsärmerer Triebwerke.
Kompliziert: Klimawirkung berechnen
Die Emissionen des Luftverkehrs, also Kohlendioxid, Stickoxide, Wasserdampf, Kohlenmonoxid, unvollständig verbrannte Kohlenwasserstoffe und Partikelemissionen wie Ruß können sich auf das Klima auswirken. Die Emissionen beeinflussen die atmosphärischen Konzentrationen von Kohlendioxid (CO2), Ozon (O3), Methan (CH4), Wasser (H2O) sowie Aerosolen. Über die Bildung von Kondensstreifen besteht auch Einfluss auf die Bewölkung. Eine starke Bewölkung beeinflusst das Klimasystem der Erde. Während die Klimawirkung bei den CO2-Emissionen bekannt ist, sind die Auswirkungen anderer Emissionen von vielen Faktoren abhängig. Hier gibt es teilweise noch Unsicherheiten und weitere Forschungsarbeiten sind notwendig, um die Klimawirkung verstehen und hinreichend genau berechnen zu können.
Gut erklären lässt sich das am Beispiel NOx. Diese Stickoxide, Stickstoffoxide oder nitrosen Gase sind verschieden stark oxidierte Formen des Stickstoffs. Sie entstehen, wenn fossile Kraftstoffe verbrannt werden. In der Atmosphäre wirken sie wie ein Katalysator, das heißt, sie befördern andere chemische Prozesse, ohne sich selbst dabei zu verändern. Konkret bedeutet dies: NOx trägt dazu bei, dass Sauerstoff (O2) zu Ozon (O3) umgewandelt wird. Ozon gilt als Treibhausgas, weil es die Abstrahlung von Wärme von der Erde ins Weltall bremst und so zur Erderwärmung beiträgt. Aber: Bei dem Prozess der Ozonbildung wird zugleich Methan abgebaut, das wiederum auch ein starkes Treibhausgas ist. Bei der Bildung eines Treibhausgases wird also ein anderes Treibhausgas abgebaut.
Die Klimawirkung des Luftverkehrs hängt nicht nur von der Stärke und der Zusammensetzung der Emissionen ab, sondern auch von deren Effektivität und der Emissionsregion: Aufgrund ihrer unterschiedlichen Verweildauer – die Lebensdauer von CO2 beträgt ca. 50 bis 100 Jahre, während Ozon nur einige Wochen in der oberen Troposphäre verbleibt und Kondensstreifen aus Wasser sogar schon binnen weniger Minuten oder Stunden verschwinden – haben die verschiedenen klimarelevanten Faktoren auch eine unterschiedliche Klimawirksamkeit.
Die Schichten der Erdatmosphäre
Beim Luftverkehr wird stets auch die Minderung der Klimawirkung von Nicht-CO2-Effekten angemahnt. Dabei lässt sich diese nur schwer in Zahlen erfassen. Kritiker bedienen sich in der Regel einer simplen Methode: Sie belegen das Maß der CO2-Emission mit dem Faktor 2 oder größer, um die Klimawirkung anzugeben. Dieser Faktor wird mit der Berechnung des sogenannten Strahlungsantriebs, auch Radiative Forcing (RF) genannt, begründet. Der Radiative Forcing Index (RFI) ist ein Maß für die vergangenheitsbezogene Veränderung des Klimasystems der Erde durch den Menschen seit Beginn der Industrialisierung. Diese Methode ist geeignet, um eine Abschätzung der Klimawirkung von langlebigen Treibhausgasen wie zum Beispiel CO2 zu generieren. Für kurzlebige Emissionen wie Stickoxide und Kondensstreifen ist das jedoch problematisch, da diese immer eine unterschiedliche Klimawirkung haben, die sich nicht pauschal in ein Verhältnis zur Wirkung von CO2 setzen lässt.
Andere Methoden, um die Klimawirkung in Zahlen zu fassen, sind das Absolute Treibhauspotential (AGWP) und die Durchschnittliche Temperaturreaktion (ATR), die vor allem die zeitliche Bewertung für unterschiedliche Treibhausgase mit einbeziehen. Diese Metriken berücksichtigen die Stärke der Störung des Klimasystems der Erde und die atmosphärische Lebenszeit der emittierten Stoffe. AGWP und ATR sind somit vorwärts orientierte Metriken. Aktuell arbeitet die Forschung daran, mit diesen Metriken die Klimawirkung des Luftverkehrs genauer berechnen zu können.
Kondensstreifen: Entstehung und Klimawirkung
Flugzeuge erreichen im Reiseflug bei Mittel- und Langstreckenflügen eine Höhe von über zehn Kilometern. In dieser Höhe ist die Luft zum Teil kälter als minus 40 Grad Celsius. Sie kann deutlich weniger Wasser aufnehmen als warme Luft. Deshalb kondensiert Wasserdampf aus der Atmosphäre an den Rußpartikeln im Abgasstrahl der Flugzeugtriebwerke – es bilden sich Eiskristalle. Diese Eiskristalle formen hinter den Flugzeugen streifenförmige Wolken, die häufig vom Boden sichtbaren Kondensstreifen.
Wie lange sich Kondensstreifen am Himmel halten, ist abhängig von den atmosphärischen Bedingungen, wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Windverhältnissen. In besonders kalter und feuchter Umgebung können Kondensstreifen auch über mehrere Stunden bestehen bleiben, und zu Zirruswolken heranwachsen. Diese können abhängig vom Sonnenstand, der übrigen Bewölkung und weiteren Faktoren sowohl kühlend als auch erwärmend auf das Klima wirken. Jedoch überwiegt nach aktuellem Forschungsstand die wärmende Wirkung. Das hängt damit zusammen, dass ein großer Teil der Sonnenstrahlung, die die Erde erreicht, normalerweise wieder zurück in den Weltraum reflektiert wird. Die Zirruswolken verhindern aber zum Teil die Abstrahlung der am Boden reflektierten Sonnenstrahlung zurück in die Atmosphäre. Die Bewölkung wirkt dann wie eine Glocke, die die Wärme auf der Erde hält. Damit tragen diese Wolken dann zum Treibhauseffekt bei. Die einzelnen Zusammenhänge werden zurzeit intensiv erforscht.
In Deutschland untersucht vor allem das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), die Entstehung und Wirkung von Kondensstreifen aus wissenschaftlicher Perspektive. Dazu setzen die Mitarbeiter eine ganze Reihe von Methoden und Technologien ein. Satellitendaten gehören genauso dazu wie Klimamodelle und Forschungsflüge. In vielen Forschungsprojekten, wie zum Beispiel dem Projekt D-KULT, konnten die Wissenschaftler bereits wichtige Erkenntnisse gewinnen. Aus den Ergebnissen versprechen sich die Wissenschaftler auch neue Erkenntnisse zur Klimawirkung der Kondensstreifen.
Im Zusammenhang mit den Kondensstreifen wird von Verschwörungstheoretikern vereinzelt auch das Wort Chemtrails verwendet. Sie sehen Kondensstreifen als ein Zeichen für den Einsatz von Chemikalien, um die Menschen und deren Gesundheit zu beeinflussen. Diese Theorie ist grundlegend falsch und wurde bereits mehrfach widerlegt. Mehr dazu finden Sie in unseren Häufigen Fragen.
Wie wirken Kondensstreifen auf das Klima?
Mit dem Laden des Videos akzeptieren Sie die Datenschutzerklärung von Youtube.
Mehr erfahren
Lufthansa: Seit Jahrzehnten Unterstützung für die Klimaforschung
Seit 30 Jahren unterstützt die Lufthansa Klimaforschungsprojekte wie IAGOS, das In-service Aircraft for a Global Observing System. Hierfür haben Lufthansa und Lufthansa Technik zusammen mit den Forschungspartnern vom Forschungszentrum Jülich und dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT) mehrere Verkehrsflugzeuge umgebaut und mit Messsystemen ausgestattet, um im regulären Flugbetrieb global und kontinuierlich Daten für die Atmosphären- und Klimaforschung zu sammeln.
Die Messdaten aus Verkehrsflugzeugen liefern für die Wissenschaft wertvolle Erkenntnisse, weil die Flugzeuge in einer Höhe fliegen, die für Satelliten zu niedrig und für Wetterballone oder die Beobachtung vom Boden zu hoch ist. Außerdem ist die Tropopause in rund zehn Kilometern Höhe, in der Flugzeuge normalerweise fliegen, für die Wolkenbildung, das Wetter und das Klima besonders wichtig.
Insgesamt sammeln zehn Flugzeuge von sieben Airlines, darunter drei Airbus-Langstreckenjets der Lufthansa Group, im Rahmen des Projektes IAGOS Daten von atmosphärischen Spurenstoffen in Reiseflughöhe. Die Flugzeuge wurden dazu mit speziellen Messgeräten ausgestattet. Die gesammelten Daten werden nach der Landung an das Forschungszentrum CNRS in Toulouse übermittelt. Sie sind für die globale Forschung frei zugänglich und werden derzeit von rund 300 Organisationen weltweit genutzt. Der Airbus A340-300 „Viersen“ ist dafür schon seit 2011 im Einsatz. Zudem sind inzwischen zwei Airbus A330-300, die bei der Tochtergesellschaft Discover Airlines fliegen, mit dem IAGOS-System ausgestattet. IAGOS knüpft an die Erfolge des Vorläuferprogramms MOZAIC an, das bereits 1994 startete.
Die Fluggesellschaften leisten damit einen wichtigen Beitrag zum Aufbau einer weltweiten Messinfrastruktur für die Beobachtung der Erdatmosphäre mit Hilfe der zivilen Luftfahrt. Auch das Bundesministerium für Bildung und Forschung hat dieses Projekt gefördert, denn durch die kontinuierliche und globale Erfassung von Atmosphärendaten wird eine wichtige Wissenslücke geschlossen, um genauere Klimavorhersagen zu treffen.
Forschungsprojekt IAGOS-Core
Eine Messsonde am Lufthansa Forschungsflugzeug Viersen
