Umweltschutz im Flugverkehr

Im Luftverkehr können eventuell schon relativ einfache Maßnahmen zur Reduktion schädlicher Einflüsse auf das Klima beitragen. Eine DLR-Nachwuchswissenschaftlerin sucht jetzt nach solchen Lösungen. Vom Weltall aus betrachtet, überzieht an manchen Tagen ein Wirrwarr von weißen Linien ganz Westeuropa. Kondensstreifen von Flugzeugen bedecken hier im Jahresmittel fast ein halbes Prozent des Himmels. Sichtbar wird von Flugzeugen emittierter Wasserdampf, der in der kalten Atmosphäre zu kleinen Eiskristallen kondensiert. "Wie diese Eiskristalle mit den anderen Flugzeugabgasen wechselwirken und dadurch das Klima verändern, hat bisher noch niemand untersucht", erklärt Dr. Christiane Voigt vom DLR-Institut für Physik der Atmosphäre in Oberpfaffenhofen.

Die junge Physikerin leitet dort seit kurzem eine Nachwuchsgruppe, die im Forschungsprojekt AEROTROP (Impact of Aircraft Emissions on the heteROgeneous chemistry of the TROPopause region) zusammen mit der Universität Mainz und dem Max-Planck-Institut für Chemie die Umwelteffekte des Luftverkehrs unter die Lupe nimmt. Das bekannteste von Flugzeugen freigesetzte Treibhausgas ist Kohlendioxid, das durch Verbrennung von Kerosin in den Triebwerken entsteht. Durch Kohlendioxid trägt der Luftverkehr etwa ein bis zwei Prozent zur globalen Erwärmung bei. "Aber der Beitrag aller Flugzeugemissionen zusammen liegt deutlich darüber", gibt Christiane Voigt zu Bedenken. Vermutlich gehen aktuell drei Prozent der Erderwärmung auf das Konto der Luftfahrt. Die Tendenz ist steigend, denn der Luftverkehr ist eine Wachstumsbranche. Seit 1990 hat sich die Transportleistung des Luftverkehrs fast verdoppelt. Sorgenkind der Forscher sind neben Kohlendioxid die Stickoxide in den Flugzeugabgasen. Diese Moleküle aus Stickstoff und Sauerstoffatomen erzeugen in Reiseflughöhen zwischen acht und zwölf Kilometern das Spurengas Ozon. In größeren Höhen in der Stratosphäre schützt die Ozonschicht die Menschen vor der krebserregenden UV-Strahlung der Sonne. Dagegen entfaltet Ozon in Reiseflughöhen eine besonders relevante Wirkung als Treibhausgas. Hier vermindert Ozon die Abstrahlung der langwelligen Wärmestrahlung in den Weltraum und bewirkt so, dass sich die Atmosphäre aufheizt. Schon jetzt ist die luftfahrtbedingte Erwärmung durch Ozon ähnlich groß wie durch Kohlendioxid. Außer der Bildung von Ozon setzen Stickoxide weitere Prozesse in Gang. So bauen sie vermutlich Methan ab und reagieren mit Wolken. Wie sehr die Stickoxidemissionen in der Bilanz die Atmosphäre erwärmen, ist daher unklar und Gegenstand der Forschung von Christiane Voigt. Vor kurzem hat sie mit ihren Kooperationspartnern und dem Forschungszentrum Jülich bei Forschungsflügen in Norddeutschland Überraschendes gefunden. "Wir konnten in den Eiskristallen der Kondensstreifen erhöhte Mengen von stickoxidhaltigen Verbindungen nachweisen", erklärt Christiane Voigt. Durch die Aufnahme dieser Verbindungen in Eisteilchen werden die aggressiven Stickoxide aus dem Abgas entfernt. Die klimaschädliche Ozonbildung nimmt ab.

Solche unverstandenen Prozesse will Christiane Voigt in Zukunft mit ihrer Nachwuchsgruppe weiter untersuchen. Mit dem neuen Forschungsflugzeug HALO (High Altitude Long Range Research Aircraft) wird sie zusammen mit ihren Kooperationspartnern bei so genannten Verfolgungsflügen direkt hinter Düsenjets die Veränderung der Atmosphäre durch Flugzeugabgase und Kondensstreifen beobachten. "Anschließend möchten wir mit globalen Modellsimulationen die Klimawirksamkeit des Flugverkehrs in Abhängigkeit von der Höhe bestimmen", erläutert Christiane Voigt. Denn die Stärke der einzelnen Prozesse variiert mit der Temperatur und damit mit der Flughöhe. In drei Jahren wollen die AEROTROP Wissenschaftler eine Aussage darüber treffen, in welchen Luftschichten die geringsten Umweltwirkungen durch die Flugzeug-Abgase zu erwarten sind. Möglich, dass sich aus den Forschungsergebnissen dann ein Beitrag zur Verringerung des Treibhauseffekts ableiten lässt: Die Anpassung der Flughöhen.