Flugverkehr beeinflusst Klima
29.04.2011 von
Flugzeuge hinterlassen Spuren – sichtbare und unsichtbare. Die sichtbaren zeigen sich in Form von weissen Kondensstreifen am blauen Himmel. Sie werden durch Wasserdampf verursacht. Neben Wasserdampf stossen Flugzeuge noch weitere, für uns unsichtbare aber klimaverändernde Stoffe aus.
Der Flugverkehr ist verantwortlich für den Ausstoss von den für uns unsichtbaren Stoffen Kohlendioxid (CO₂), Stickoxide und Aerosolpartikel (Feinstaub). Wie Kohlendioxid tragen auch Stickoxide zum Treibhauseffekt bei, da sie Vorläufersubstanzen für das Treibhausgas Ozon sind. Gleichzeitig führen mehr Stickoxide zu geringeren Konzentrationen des Treibhausgases Methan – und damit zu einem kühlenden Effekt. Dieser kühlende Effekt ist nach heutigem Wissenstand jedoch geringer als der gleichzeitig durch die Ozonerhöhung verursachte wärmende Effekt.
Unsicherheiten in der Abschätzung der genauen Klimaauswirkungen des Flugverkehrs ergeben sich, weil noch ungewiss ist, wie stark sich die ausgestossenen Aerosolpartikel auswirken und wie stark die Kondensstreifen zur Bildung von Zirruswolken beitragen.
Kondensstreifen werden zu Zirruswolken
Wie ich zu Beginn meines Beitrags erklärt habe, trägt der Flugverkehr mit seinem Wasserdampfeintrag zur Kondensstreifenbildung bei. Kondensstreifen bilden sich aber nur dann, wenn die Temperatur unterhalb von -40ºC liegt und die relative Luftfeuchtigkeit mehr als 100% beträgt. Je höher die relative Luftfeuchtigkeit ist, desto langlebiger sind die Kondensstreifen.
Diese langlebigen Kondensstreifen verbreitern sich mit der Zeit und sind irgendwann nicht mehr von den natürlichen Zirruswolken, die sich in den gleichen Höhen bilden, zu unterscheiden. Es gibt einige Studien, die eine Zunahme der Zirrusbewölkung aufgrund von mehr Flugverkehr bestätigen (Lee et al., 2010¹). Der Klimaeffekt von Zirruswolken ist vergleichbar mit dem von Treibhausgasen, so dass eine Zunahme von Zirruswolken eine Erwärmung bedeutet.
Klimaeffekt der Aerosolpartikel aus Flugzeugen
Flugzeuge stossen zudem verschiedene Feinstaubpartikel (Aerosole) aus. Neben Russpartikeln sind dies je nach Schwefelgehalt des Treibstoffes auch Schwefeldioxid, woraus sich Sulfatpartikel bilden. Diese Sulfatpartikel reflektieren Sonnenlicht und wirken damit kühlend. Die Russpartikel hingegen nehmen Sonnenlicht auf und wirken erwärmend. Sehr unsicher ist zur Zeit noch, ob die Russpartikel aus Flugzeugabgasen auch die Wolkenbildung beeinflussen, und wenn ja, ob das ein erwärmender oder abkühlender Effekt ist.
Netto-Klimaeffekt von Kondensstreifen
Trotz dieser vielen Unsicherheiten gibt es Abschätzungen über den Netto-Klimaeffekt des Flugverkehrs. Lee et al. (2010)¹ schätzen, dass die Gesamtemissionen aus dem Flugverkehr 3.5% der gesamten menschlichen Emissionen im Jahre 2005 ausmachen. Dies ohne Berücksichtigung von Zirruswolken, die sich aus Kondensstreifen bilden. Bei Berücksichtigung der Zirruswolken aus Kondensstreifen erhöhen sich die Gesamtemissionen aus dem Flugverkehr auf 4.9%. Da der Flugverkehr weiter wächst, nehmen die Autoren der Studie an, dass seine Emissionen im Jahre 2050 drei bis vier Mal so hoch sein werden wie im Jahr 2000. Die einfachste Art, dies zu verhindern und damit den Treibhauseffekt zu verringern, ist weniger zu fliegen.
Literaturhinweis¹ Lee et al.: Transport impacts on atmosphere and climate: Aviation, Atmos. Env. 44, 4678-4734, 2010
Zur AutorinUlrike Lohmann ist Professorin für Atmosphärenphysik an der ETH Zürich. Persönliches Zitat und Biografie
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Kommentare (17) >Alle Kommentare aufklappen>Alle Kommentare zuklappen
Äußerst interessantes Thema, welches leider regelmäßig zuwenig Beachtung findet. Interessant waren aber v.a. die Zeiten, in denen wg. diversen Vulkanausbrüchen nicht (oder kaum) Luftverkehr über Europa stattfand – und wie sich die paar Tage schon spürbar aufs Klima auswirkten (siehe z.B. „Auswirkungen des isländischen Vulkanausbruchs (Eyjafjallajökull) 2010 auf die Witterung in Norddeutschland im Zusammenhang mit den Einschränkungen des Luftverkehrs „, http://www.hausarbeiten.de/faecher/vorschau/158076.html – interessant!). Vielleicht haben wir ja nochmals das „Glück“, unter solchen besonderen Bedingungen Änderungen beobachten zu können.
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Seltsam!
Wasser, ob flüssig oder fest reflektiert erfahrungsgemäss das sichtbare Licht.
Wie kommen sie nun darauf dass Zirren nur Wärmestrahlung reflektieren und das Licht der Sonne (v.a. sichtbar) unbeeinflusst durchlassen?
Es könnte geradesogut umgekehrt sein.
Ich frage mich ja was der grosse Unterschied zwischen Zirren und normalen Wolken sein soll. Was haben denn normale Wolken für einen Einfluss aufs Klima? Am Tag haben sie eine kühlende Wirkung weil sie das Sonnenlicht reflektieren. In der Nacht haben sie eine wärmende Wirkung. Und in der Summe? Wahrscheinlich kühlend aber das ist schwierig zu sagen!
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Sehr geehrter Herr Küster,
„trap outgoing longwave radiation“ bedeutet, dass die langwellige Strahlung, die von der warmen Erdoberfläche abgestrahlt wird, im Erdsystem „gefangen“ bleibt, weil sie, wie sie richtig bemerken, zurückreflektiert wird. Zirren sind also durchsichtig für Licht von der Sonne, reflektieren aber die Wärmestrahlung, die von der Erdoberfläche abgestrahlt wird – und wirken damit wie ein Kochtopfdeckel über der heißen Pfanne, wirken also als Wärmefalle ( trap).
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Sehr geehrter Herr Holzherr. Vielen Dank für ihren gut-informierten Beitrag!
Sie zitieren aus dem IPCC Bericht, dort stehe: „Contrails are thin cirrus clouds, which reflect solar radiation and trap outgoing longwave radiation.“
Was wohl mit „trap“ gemeint ist? Meiner Meinung nach müsste es heissen: „…, which reflect solar radiation and reflect outgoing longwave radiation“
Oder wieso sollte der Effekt bei langwelligem Licht ein anderer sein als bei kurzwelligem?
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@Kommentar von Ben Palmer. 01.06.2011, 14:26
Sehr geehrter Herr Palmer,
man ist sich sehr sicher, dass der Flugverkehr mindestens eine so stark erwärmende Wirkung auf das Klima hat wie der Strassenverkehr pro zurückgelegter Kilometer – nur schon wegen dem erzeugten CO2 durch Flugzeuge, Zitat: . Indeed aviation generates nearly as much CO2 annually as that from all human activities in Africa.
Viele Forscher nehmen aber an, dass die flugbedingte Klimaerwärmung 2 bis 5 Mal so gross ist wie die reine CO2-Wirkung, denn Flugzeuge emittieren auch Wasser, Stickoxide, Schwefeloxid, Partikel und Kohlenwassertstoffe und sie begünstigen die Bildung der erwärmenden Zirren.
In
Der Flugverkehr und das Klim liest man: Durch die zusätzlichen Effekte ist der Klimabeitrag um den Faktor 2 bis 5 höher als der von Kohlendioxid allein.
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@Martin Holzherr, Zitat: „The latter effect is expected to dominate for thin cirrus (Hartmann et al., 1992; Meerkötter et al., 1999), thereby resulting in a net positive RF value for contrails.“
is expected … Genaueres weiss man wohl nicht, also kann man es einmal so annehmen. Es könnte aber auch das Gegenteil der Fall sein, oder ein Nullspiel ….
Science at its best!
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@Kommentar von Pius Kuster. 30.05.2011, 14:45
Sehr geehrter Herr Kuster,
Sie interessieren sich für den Einfluss von flugverkehrbedingten Zirruswolken. Dazu – nämlich zu den Zirrusworlken – gibt es bereits einen Beitrag auf dem ETH-Klimablog, nämlich Werkstatt der Klimaforschung
Das Kapital 2.6 des vierten Assessment Reports des Weltklimarats (AR4) widmet sich exklusiv der flugbedingten Wolkenbildung und ihrem Einfluss auf das Klima, unter dem Titel Contrails and Aircraft-Induced Cloudiness
Hier ein Zitat aus dem AR4, das die eingeschätzte Klimawirkung von dünnen Zirren betrifft: Contrails are thin cirrus clouds, which reflect solar radiation and trap outgoing longwave radiation. The latter effect is expected to dominate for thin cirrus (Hartmann et al., 1992; Meerkötter et al., 1999), thereby resulting in a net positive RF value for contrails.
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Vielen Dank für Ihre Antwort!
Nun folgt die Wissenschaft leider keinen demokratischen Mehrheiten oder einer irgendwie entstandenen „generellen Meinung“. Wenn dies die generelle Meinung ist, dann ist gewiss etwas daran. Für mich ist es aber unbefriedigend dass ich trotz meines fundierten Grundwissens in Naturwissenschaften nicht in der Lage bin selber zu diesem Schluss zu kommen.
Ich würde es begrüssen wenn wir das an dieser Stelle nochmals von vorne diskutieren könnten. Ist denn der Effekt der gleiche wie beim CO2 (absorption und emission von Licht) oder ist es mehr die Reflexion? Bei welchen Wellenlängen absorbiert, emittiert und reflektiert eine Zirruswolke?
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Was in Abb. 1 in Lohmann und Roeckner (1995) gezeigt ist, ist das Netto-Strahlungs-forcing von allen Wolken, nicht nur von Zirruswolken. Die generelle Meinung ist, dass Zirruswolken erwärmend wirken, aber im Detail hängt es von der Konzentration an Eiskristallen im Zirrus und ihrem Eiswassergehalt ab (s. Fusina et al., JGR, 2007).
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Die Frage ist meiner Meinung nach immer noch offen ob jetzt diese Zirruswolken das Klima erwärmen oder abkühlen! Prof. Ulrike Lohmann zeigt in Fig.1 einer Ihrer ersten Publikationen [1], dass das radiative forcing von Cirruswolken negativ ist!
[1] 178.Lohmann, U. and E. Roeckner [1995]
The influence of cirrus cloud-radiative forcing on climate and climate sensitivity in a general circulation model
J. Geophys. Res. ; 100 ; 16,305-16,323 ; AGU
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@Ben Palmer:
Das mit dem komprimieren der Luft ist ein guter Punkt. Erlauben sie mir dies noch weiter auszuformulieren. Wenn die Luft expandiert wird, also lokal der Druck sinkt, dann steigt die Übersättigung der Luft mit Wasser. Infolgedessen kann sich „spontan“ eine Wolke bilden (im Prinzip ohne das zusätzliche Wasser aus dem Verbrennungsprozess)
@Martin Holzherr:
Interessanter Beitrag. Hätte nie gedacht dass ein Langstreckenflug einer so hohen Dauerleistung entspricht. Ich muss das bei Gelegenheit mal nachprüfen!
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Frau Professor Ulrike Lohmann geht hier vor allem auf den Klimaeffekt des Flugverkehrs ein und kommt deshalb zur Schlussfolgerung Die einfachste Art, dies [Zunahme der flugbedingten Emissionen auf mehr als 15% der Gesamtemissionen] zu verhindern und damit den Treibhauseffekt zu verringern, ist weniger zu fliegen.
Neben den Klimaeffekten des Flugverkehrs bedeuten häufige Langstreckenflüge auch einen grossen Energieverbrauch. David Mac Keys zeigt das in seinem Buch Sustainable Energy without the hot air am Beispiel eines Langstreckenfluges (Interkontinentalflug) einmal pro Jahr pro Person. Solch ein Langstreckenflug pro Jahr ergibt einen Energieverbrauch von 12′ 000 kWh pro Jahr, was einer Dauerleistung von 1360 Watt entspricht.
Folgerung: In einer 2000 Watt-Gesellschaft müssen Interkontinentalflüge die absolute Ausnahme sein.
Die Forderung weniger zu fliegen ist allerdings einfach aufgestellt, aber wie soll sie durchgesetzt werden? Zumal der Trend zu immer mehr Mobilität und auch mehr Fernreisen anhält?
Fliegen ohne CO2-Emissionen wird wohl auf absehbare Zeit höchstens mit Biotreibstoffen möglich sein – und Biotreibstoffe haben ihre eigenen Probleme.
Bleibt die Forderung : weniger Fliegen! Das wird nicht freiwillig geschehen, ausser die Preise fürs Fliegen steigen massiv, beispielsweise weil es einen Preis auf das emittierte CO2 gibt.
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Vielleicht reichen die wenigen zur Verfügung stehenden Zeilen für die Artikel in diesem Blog nicht aus, Sachverhalte vollständig zu beschreiben, deshalb meine Fragen:
„dass die Gesamtemissionen aus dem Flugverkehr 3.5% der gesamten menschlichen Emissionen im Jahre 2005 ausmachen.“ Es ist nicht klar, was für Emissionen damit gemeint sind.
„Bei Berücksichtigung der Zirruswolken aus Kondensstreifen erhöhen sich die Gesamtemissionen aus dem Flugverkehr auf 4.9%.“
Werden Zirruswolken emittiert oder sind sie das Ergebnis von Emissionen? Könnten Zirruswolken nicht auch dadurch entstehen, dass der Flugzeugkörper durch seine Bewegung die Luft lokal komprimiert und dann dekomprimiert, was kurzfristig zu Erwärmung und Abkühlung der Luft führt?
Weniger fliegen ist sicher ein guter Vorschlag. Fussballweltmeisterschaften, olympische Spiele und Klimakonferenzen verursachen Massenbewegungen von Flugzeugen, vielleicht ein Ansatzpunkt, um Zirruswolken zu verhindern.
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Seid ihr euch sicher dass diese Wolken einen wärmenden und nicht einen kühlenden Effekt haben? Immerhin sind die Wolken sichtbar, d.h. sie reflektieren oder absorbieren&emittieren das Sichtbare Licht.
Dies führt dazu dass weniger Energie die Erdoberfläche erreicht. Richtig?
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Über die Streifen am Himmel gibt es eine noch viel grössere Gefahr.
Habt ihr schon mal von Haarb gehört?
Wenn Ihr alles wissen wollt über die Kondenstreifen… dann ist dieser Film genau das Richtige:
http://www.forumgesund.ch/hinter-den-kulissen/chemtrails-haarp-t914.html
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Um den negativen Einfluss der Emissionen des Flugverkehrs zu vermindern (oder gar umzukehren), ohne Langstreckenreisen ganz aufzugeben gibt es mehrere Möglichkeiten:
– Flugzeuge könnten SO2-Aersole erzeugen durch schwefelhaltigen Jettreibstoff (Probleme: 1) Reise-Flughöhe zu tief (Stratosphäre wäre besser), 2) Geoengineering an und für sich problematisch)
– Flugzeuge durch Hochgeschwindigkeitseisenbahnen ersetzen: Wirkt bereits für Distanzen bis 800km: TGV, Shinkansen und chin. Hochgeschw.züge reduzieren Regionalflugverkehr
– Langstreckenflüge durch Transport in evakuierten Röhren mit magnetisch levitierten Fahrzeugen ersetzen, siehe auch Evacuated Tube Transport
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Interessant dazu auch ein Artikel aus dem neuen „nature climate change“ magazin:
http://www.nature.com/nclimate/journal/v1/n1/full/nclimate1068.html
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