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.

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.

Airbus A320

1. Airbus A320
Ian Britten © FreeFoto.com

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.

Treibstoffverbrauch in der zivilen Luftfahrt

2. Geographische Verteilung des in der zivilen Luftfahrt verbrannten Treibstoffes (Mai 1992).
Quelle: IPCC Report on Aviation 1999 Fig. 9-10

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.

weltweite Flugverkehrsentwicklung in 2015 und 2050.

3. Vorhersage für die weltweite Flugverkehrsentwicklung in Passagierkilometern RPK in 2015 und 2050.
Aus 'The plane truth' (J. Whitelegg / N. Williams) basierend auf IPCC Daten 1999
Achtung: amerik. billion = dt. Milliarde

jährliches weltweites Passagieraufkommen  - 1992 bis 2001

4. a) Abbildung links und rechts: Die Entwicklung des jährlichen weltweiten Passagieraufkommens und des Gesamtverkehrs von 1992 bis 2001 (für 2001 Prognose).
Quelle: International Civil Aviation Organisation ICAO (Dec 2001)

kombiniertes Maß für Passagier- Fracht- und Postverkehr

4. b) Die Einheit Tonnen-Kilometer ist ein kombiniertes Maß für Passagier- Fracht- und Postverkehr, der die geflogene Distanz einrechnet.
Quelle: ICAO

Der Klimaeinfluss

Flugzeuge emittieren Gase und Partikel direkt in die obere Troposphäre und untere Stratosphäre. Sie ändern die Konzentration der atmosphärischen Treibhausgase Kohlendioxid (CO2), Ozon (O3) und Methan (CH4). Sie bestimmen auch die Bildung von Kodensstreifen (engl.: contrails) und vermögen die Bildung von Cirruswolken zu erhöhen. All diese Faktoren tragen zum Klimawandel bei.

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.

gegensätzlicher Einfluss des Luftverkehrs auf Ozon und Methan

5. Der Luftverkehr hat gegensätzlichen Einfluss auf die Treibhausgase Ozon und Methan in der Troposphäre.
Grafik: Elmar Uherek

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.

Kondensstreifen und Cirruswolken

6. Contrails und Cirruswolken: Contrails (Kondensstreifen) werden aus dem von Flugzeugen emittierten Wasser gebildet.
Einige Untersuchungen zeigen, dass die Bildung von Cirruswolken durch die Existenz solcher Kondensstreifen begünstigt ist.
Photo: © Bernhard Mühr, Karlsruher Wolkenatlas

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.

Strahlungsantrieb durch Flugzeuge 1992

7. a) Abschätzung des weltweiten über das Jahr gemittelten Strahlungsantriebs (Wm-2) durch den koventionellen Flugverkehr (ohne Überschall-Flugzeuge) in 1992.
Ein positiver Strahlungsantrieb bedeutet globale Erwärmung, ein negativer Abkühlung.
Quelle: IPCC Report on Aviation 1999

Strahlungsantrieb durch Flugzeuge 2050

7. b) Abschätzung des weltweiten über das Jahr gemittelten Strahlungsantriebs (Wm-2) durch den koventionellen Flugverkehr (ohne Überschall-Flugzeuge) in 2050.
Die Schätzungen basieren auf einer Simulation moderaten Wachstums (IPCC Szenario Fa1), mit der Annahme eines Verkehrswachstums von 3,1% pro Jahr und eines Anstiegs im verbrauchten Treibstoff um 1,7% pro Jahr.
Quelle: IPCC Report on Aviation 1999

Im Jahr 2005 legte eine Gruppe von Wissenschaftlern eine etwas präzisiertere Abschätzung der Folgen des Luftverkehrs vor. Die erwärmende Wirkung der Kondensstreifen wurde hierbei deutlich geringer geschätzt, sodass möglicherweise der Treibhauseffekt aus dem Flugverkehr im Jahr 2000 etwas geringer war, als eine Hochrechnung aus den Daten von 1992 erwarten lassen würde. Immer noch nicht hinreichend verstanden ist allerdings die Wirkung der Cirruswolken.

Abschätzung Treibhauswirkung Flugverkehr

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.

Concorde

9. Concorde - das einzige über längere Zeit kommerziell genutzte Überschall-Passagierflugzeug der Welt
©BBC news

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

Last modified: Thursday, 20 February 2020, 12:37 AM