Auswirkungen des Luftverkehrs auf das Klima 

Der Luftverkehr trug 1995 weltweit 2,4% zum Verbrauch fossiler Brennstoffe bei und damit auch zur Erhöhung der CO2-Konzentration in der Atmosphäre. Es ist nach neueren Untersuchungen aber wahrscheinlich, dass die Düsenflugzeuge in einem viel höheren Maße an der globale Erwärmung beteiligt sind. Flugzeuge emittieren Gase (CO2, H2O, NOX, SO2 usw.) und Aerosole (z.B. Ruß). Damit verändern sie direkt sowie indirekt durch chemische Umwandlungen die Zusammensetzung der Atmosphäre und üben so einen Einfluß auf das Globalklima aus.

Einflüsse des Luftverkehrs auf

  • atmosphärisches CO2:
    Die atmosphärische Lebensdauer von Kohlendioxid liegt bei ca. 100 Jahren. Es ist in der Atmosphäre deshalb ziemlich gleichmäßig verteilt. Es spielt keine Rolle, wo das CO2 durch den Menschen in die Atmosphäre gelangt. Lediglich die Menge und der Zeitpunkt der Emission sind für die Klimawirkung von Bedeutung. 1992 waren etwa 1,2 ppmv (Parts per Million (106) by Volume) des atmosphärischen CO2 durch den Luftverkehr verursacht. Das sind 1,6% des anthropogenen Anstiegs (76 ppmv) seit 1800, und somit 1,6% der allein durch das anthropogene CO2 verursachten zusätzlichen Erwärmung von ca. 0,9°C.

  • Aufgabe: Beschreiben Sie die Aussage der Abb. unter besonderer Berücksichtigung des "Szenario Fa1" (Text). Welche Folgen sind für den Eintritt des Szenario Fa1 zu erwarten?
  • Ozon: Die Stickoxidemissionen (NOx) des Luftverkehrs führen über chemische Reaktionen zu einer Erhöhung der Ozonkonzentration im Bereich der Tropopause vor allem auf der Nordhemisphäre. Ozon absorbiert Strahlung im solaren (kurzwelligen) Bereich des Spektrums, wirkt aber auch als Treibhausgas (im langwelligen Strahlungsspektrum). Das durch den Flugverkehr zusätzlich erzeugte O3 führt insgesamt zu einer Erwärmung der Atmosphäre.
  • Methan: Der Mensch emittiert durch eine Vielzahl seiner Aktivitäten (z.B. Reisanbau) zusätzliches Methan (CH4) in die Atmosphäre. Der Luftverkehr bewirkt durch seine Stickstoffemission jedoch über chemische Reaktionen auch eine Zunahme der Stoffe, die zum Abbau des Treibhausgases CH4 führen (z.B. das Hydroxyl-Radikal OH). Damit sorgen die Flugzeuge dafür, dass die atmosphärische CH4 - Konzentration geringer ist, als sie in einer Welt ohne Luftverkehr wäre und wirken, was das Methan betrifft, als "Treibhauskonkurrenz".
  • Aerosole: Beim Verbrennungsvorgang von Kerosin in den Flugzeugstriebwerken entstehen auch Aerosole. Dies ist vor allem Ruß, welcher wie ein Treibhausgas vor allem langwellige Strahlung absorbiert. Andere, wie z.B. die Sulfat-Aerosole bewirken jedoch das Gegenteil, also eine Abkühlung der Atmosphäre. Insgesamt ist ihre direkte Wirkung gering.
  • Aufgaben:
    a. Fassen Sie die Wirkung des Flugverkehrs auf die beschriebenen Bestandteile der Atmosphäre zusammen.
    b. Stellen Sie dar, warum es für die Klimaforschung ein schwieriges Unterfangen ist, die eindeutige Wirkung des Flugverkehrs auf das Klima zu belegen.
  • Wasserdampf, Aerosol und Wolkenbildung:
    Als Hauptverbrennungsprodukt entsteht in den Triebwerken der Flugzeuge auch Wasserdampf. Grun
    dsätzlich ist auch Wasserdampf ein Treibhausgas. Die vom heutigen Luftverkehr emittierten Mengen sind jedoch zu klein, um eine wesentliche Klimawirkung als Treibhausgas zu entfalten. Der vom Flugzeug ausgestoßene, heiße Wasserdampf vermischt sich jedoch mit der sehr kalten Atmosphäre (obere Troposphäre: ca. -60°C) und kondensiert an den winzigen im Abgas enthaltenen Aerosolpartikeln, wo er sofort gefriert: Hinter dem Flugzeug wird er als Kondensstreifen sichtbar. In trockener Luft verschwindet er nach kurzer Zeit. Ist die Luft jedoch feucht genug, breitet er sich durch die vom Flugzeug erzeugten Luftverwirbelungen aus. Nach einer gewissen Zeit sind die Kondensstreifen nicht mehr von natürlichen Cirren (= feine Eiswolken in der hohen Troposphäre) zu unterscheiden. Diese feinen, hohen Wolken wirken auf die einfallende Solarstrahlung - anders als tiefe, mächtigere Wolken, die einen Großteil der Strahlung reflektieren - wie ein Treibhausgas: Sie ermöglichen der kurzwelligen Sonnenstrahlung den fast unbehinderten Durchgang zur Erde, während sie der Wärmestrahlung von der Erdoberfläche den Austritt in den Weltraum verweigern. Auf diese Weise tragen die Kondensstreifen in nicht unerheblichen Maße zum Treibhauseffekt bei.
    1992 waren im Mittel 0,1% der Erdoberfläche mit Kondensstreifen bedeckt. Bis zum Jahr 2050 rechnet man mit einer Zunahme auf 0,5%.
  • Aufgaben: Erklären Sie die Wirkung des von den Flugzeugen emittierten H2O auf das Globalklima.