Luftverkehr ist - seit einigen Jahren zunehmend - wegen der besonders hohen Klimawirkung der Flüge - vor allem aufgrund von contrail-induced cloudiness (CIC) - in den höheren Luftschichten, in der Kritik.


Kondensstreifen über Nova Scotia (Satelliten-Foto: NASA)

Schon die Enquete-Kommission "Schutz der Erdatmosphäre", des deutschen Bundestages, kam 1995 zu dem Ergebnis, dass er einen überproportionalen Beitrag zum menschengemachten Treibhauseffekt, im Verhältnis zu seiner Beförderungsleistung, verursacht. So beschreibt der Bericht der Kommission auf Seite 604: "Schließlich ist zu prüfen, ob die Stratosphärenflüge bzw. Flüge, die die Tropopause berühren, wegen ihrer besonderen Schädlichkeit durch internationale Vereinbarungen unterbunden werden können. Dies gilt besonders für die Flüge über die besonders sensiblen Polarzonen (Europa-Japan-Polarroute)." 1999 verfasste sogar der IPCC einen Sonderbericht "Aviation and the Global Atmosphere", in dem er vor allem Kondensstreifen und daraus entstehende Zirruswolken als Verursacher eines (zum CO2) zusätzlichen Treibhauseffektes identifizierte. 2005 konnten Forscher des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) nachweisen, dass Kondensstreifen weniger, wie ursprünglich angenommen, daraus entstandene Zirruswolken dagegen wahrscheinlich stärker zum luftverkehrsbedingten Treibhauseffekt beitragen. 2011 wurde der zusätzliche Treibhauseffekt dieser Zirruswolken erstmals präziser bestimmt. Das Institut für Physik der Atmosphäre des DLR kam zu dem Ergebnis, dass der Gesamteffekt etwa 2,1-mal so groß ist, wie die Wirkung des CO2 alleine.

Was verursacht diesen zusätzlichen Treibhauseffekt?

Ursache der Kondensstreifen sind die Verbrennungsabgase der Triebwerke. Dabei spielt es keine Rolle ob es Düsen- oder Propellertriebwerke sind, welche die Abgase erzeugen.


Kondensstreifen am Himmel, verursacht von Propellerflugzeugen, während des Pazifikkriegs, am 19. Juni 1944, bei der Schlacht in der philippinischen See (Foto: US-Navy)

Entscheidend für die Art der Abgase ist die chemische Zusammensetzung der Treibstoffe. Diese bestehen meist aus Kohlenwasserstoffmolekülen, d.h. Kohlenstoffatome und Wasserstoffatome sind eine Verbindung eingegangen und bilden ein Kohlenwasserstoffmolekül.

Ein Kohlenwasserstoffmolekül, in diesem Fall Benzol

Kerosin ist ein Gemisch verschiedener Kohlenwasserstoffe. Bei der Verbrennung des Treibstoffs in der Turbine werden diese Verbindungen zerbrochen und neue Moleküle entstehen. Kohlenstoff (chemische Bezeichnung C) und Wasserstoff (chemische Bezeichnung H) gehen bei der Verbrennung eine neue Verbindung mit dem Sauerstoff (chemische Bezeichnung O) der Luft ein. Aus C und O entsteht Kohlendioxid (chemische Bezeichnung CO2) und H und O werden zu Wasser (chemische Bezeichnung H2O). Das CO2 bleibt durchsichtig und gasförmig, nachdem es die Turbine verlassen hat. Das Wasser ist nach Verlassen der Turbine zunächst Wasserdampf, also auch durchsichtig. In den Reiseflughöhen von etwa 10000 m herrschen aber Temperaturen unter minus 40 Grad. Darum gefriert der Wasserdampf in Sekundenbruchteilen zu Eiskristallen, welche die sichtbaren Kondensstreifen bilden. Ist die relative Luftfeuchtigkeit dort oben hoch, dann können diese Kondensstreifen lange bestehen und Zirrus-Wolken bilden. Diese Zirren tragen ebenfalls zum Treibhauseffekt bei. Bisher konnte man nur sagen, dieser (zum CO2) zusätzliche Effekt betrüge das zwei- bis vierfache, der CO2-Emissionen des Flugzeugverkehrs - die dieser in diesen Höhen - verursachen würde. Nicht sehr präzise.

Stickoxide sind weitere relevante Verbrennungsprodukte, da Stickstoff - aus der Luft, nicht aus dem Treibstoff - im Triebwerk oxidiert. Diese Stickoxide werden zu Methan und Ozon abgebaut. Während Methan in dieser Höhe einen abkühlenden Effekt hat, trägt Ozon zur Erwärmung bei. Beide Wirkungen heben sich in etwa auf und sollen daher in diesem Artikel nicht weiter betrachtet werden.

In der zu Beginn genannten Untersuchung, des Instituts für Physik der Atmosphäre des DLR, aus 2011, fanden die Forscher auch einen Rückgang der natürlichen Zirrusbewölkung, aufgrund der Kondensstreifen-Zirren, welchen sie quantifizieren konnten. Beides zusammen wurde in der Studie als "Kondensstreifen-induzierte Bewölkung (contrail-induced cloudiness, CIC)" bezeichnet. So verursachten Kondensstreifen-Zirren im Jahr 2002 einen Strahlungsantrieb von ungefähr 38 mW/m2. Die Wirkung der natürlichen Bewölkung ging gleichzeitig um etwa 20% zurück. Auch unter Berücksichtigung dieses Rückgangs sei contrail induced cloudiness (CIC) die größte Komponente des gesamten Strahlungsantriebs des Luftverkehrs (etwa 31 mW/m2), so das Institut. Somit werde das heutige Klima stärker von Kondensstreifen-Zirren erwärmt "als von dem gesamten vom Luftverkehr emittierten und in der Atmosphäre seit Beginn der modernen Luftfahrt akkumulierten Kohlendioxid (vorliegende beste Schätzung für 2005: 28 mW/m2)."

Was kann man gegen den zusätzlichen Treibhauseffekt tun?

Es besteht also Handlungsbedarf. Aus diesem Grund wird seit einiger Zeit erforscht, wie man CIC (contrail induced cloudiness) vermindern oder ganz vermeiden kann. Eine andere Sparte des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt kann nun erste Ergebnisse vorweisen. Denkt man daran die Klimawirkungen des Luftverkehrs zu reduzieren, erscheinem einem selbstverständlich technische Verbesserungen am Flugzeug und der Triebwerke naheliegend. Darüberhinaus kommen aber auch geänderte Routen in Betracht. Führen Flugrouten durch Luftschichten mit geringerer relativer Feuchte, so entstehen auch weniger CIC. Welche Flugroute dabei die beste und auf welche Faktoren bei der Planung zu achten ist, dass erforschten die Wissenschaftler des DLR gemeinsam mit europäischen Partnern im Rahmen des EU-geförderten Projektes REACT4C (Reducing emissions from aviation by changing trajectories for the benefit of climate). Ziel des Projekts sind Methoden zur Festlegung klimaoptimierter Flugrouten.

Folgender Ansatz könnte in der Praxis angewendet werden: Vermittels einer Schnittstelle wären alle klimarelevanten Informationen zu sammeln - hieraus errechnen dann Computerprogramme klimafreundliche Strecken. Einsparungspotenzial erhoffen sich die Wissenschaftler von Flügen, bei denen kleine Veränderungen große Wirkung erzielen. „Das Projekt REACT4C wird in seinem Verlängerungsjahr im Detail der Frage nachgehen, wie groß die Einsparpotenziale sind, die der Luftverkehr durch eine optimale Flugroutenführung erschließen kann. Denn nur dies wird am Ende des Tages für Fluggesellschaften und andere Stakeholder Anreiz sein, die Flugrouten entsprechend zu optimieren“, so DLR-Projektleiterin Dr. Sigrun Matthes vom Institut für Physik der Atmosphäre in Oberpfaffenhofen. Matthes weiter: „Die Atmosphäre ist variabel, folgt aber grundsätzlichen Mustern, die wir analysieren und daraus Empfehlungen für die Strecken ableiten können“.

Denkbar ist aber auch, dass gesetzliche Maßnahmen, oder die Aufnahme des zusätzlichen Treibhauseffektes in den Zertifikathandel, zu Gesichtspunkten führen, die klimaoptimierte Flugrouten wirtschaftlicher machen.

Die Untersuchungen kamen jedenfalls zu dem Ergebniss, dass eine Analyse der tagesgenauen meteorologischen Bedingungen gezeigt hätten, dass je nach aktueller Wetterlage die Klimawirkung der Luftverkehrsemissionen um das zehnfache variierten. Im Zusammenhang mit der Erkenntnis der mehr als doppelt so großen Klimawirkung, aufgrund der CIC, ergibt sich besonderes Reduktionspotenzial beim Treibhauseffekt des Luftverkehrs - über die Vermeidung der Bildung von Kondensstreifen und des Klimagases Ozon. Das genaue Einsparpotenzial zu identifizieren, ist das nächste anvisierte Ziel. Im Rahmen der internationalen Behörde ICAO (International Civil Aviation Organisation) wird in diesem Jahr ein entsprechender Vorschlag erarbeitet. Veränderte Flugrouten sind, nach Angaben des DLR, bereits heute alltäglich: "Eurocontrol weist den Airlines täglich unterschiedliche Strecken über dem Atlantik zu – hierbei zählt, wo mit dem meisten Rückenwind zu rechnen ist, denn das spart Kerosin".

Allerdings, und das ist die schlechte Nachricht, sei eine Realisierung im Flugbetrieb erst "in rund 15 Jahren" zu erwarten. Zu spät für das Klima.

Eine Anmerkung zum Schluss. Die Klimawirkung der Kondensstreifen unterscheidet sich vollkommen von der Chemtrail-Verschwörungstheorie. Der Treibhauseffekt der Kondensstreifen und der CIC wird wissenschaftlich erforscht, die Chemtrail-Verschwörungstheorie ist dagegen reiner Unsinn.

Nachtrag vom 10.5.2015

Das Deutsche Klimarechenzentrum (DKRZ) hat Berechnungen vorgestellt wie und zu welchen Kosten die Treibhauswirkung des Luftverkehrs verringert werden kann. Zitat: "Mit nur kleinen Änderungen in der Streckenführung und Flughöhe des Luftverkehrs kann die Klimawirkung der Flüge um ca. 25%  - bei gleichzeitig geringen Kostensteigerungen von weniger als 0,5% (..) -  reduziert werden. Noch stärker klimaoptimierte Routen (Reduktion der Klimawirkung um 60%, Flugrichtung westwärts) können nur mit deutlich höherem Kostenaufwand erzielt werden (Kostensteigerung 15%)". Die Berechnungen wurden im Rahmen des oben erwähnten Projektes REACT4C durchgeführt. Der ganze Artikel ist auf der Webseite des DKRZ.


Artikelhistorie
31.01.13: Text wurde an verschiedenen Stellen ergänzt um besser zu erklären. Die Grundaussage des Artikels wurde nicht verändert.
21.06.2014: Korrektur eines falsch geschriebenen Wortes ohne den Inhalt zu ändern.
10.05.2015: Nachtrag ergänzt.