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Science
09/11/2020

Kondensstreifen erwärmen Klima: Was man dagegen tun kann

Forscher denken über Ansätze nach, wie man durch die Luftfahrt entstehende Erderwärmung reduzieren kann.

von Barbara Wimmer

Flugzeuge am Himmel gehören zum täglichen Erscheinungsbild. Doch wieviel tragen diese zur Erderwärmung bei? Dieser Frage gingen Forscher des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in einer neuen Studie nach. Sie fanden heraus, dass die Luftfahrt zu 3,5 Prozent an der von Menschen gemachten Klimaerwärmung beteiligt ist. „Die Klimawirkung des Luftverkehrs ist dabei deutlich größer als dem reinen CO2-Ausstoß entsprechen würde“, erklärt Robert Sausen vom Institut für Physik der Atmosphäre am DLR.

Was viele nicht wissen: Es ist nicht nur das „böse“ CO2 dafür verantwortlich, sondern auch andere Effekte: Zwei Drittel der menschengemachten Klimaerwärmung von Flugzeugen entstehen durch „Nicht-CO2-Effekte“, darunter Kondensstreifen und Rußpartikel, so die Studie.

Kondensstreifen entstehen aus Wasserdampf, der oft für harmlos gehalten wird. Die Streifen weiten sich zudem zu Cirren aus. Diese Eiswolken können bis zu 20 Kilometer breit werden.

Um Kondensstreifen ranken sich wilde Verschwörungstheorien. Manche Menschen glauben, dass dies Chemikalien in der Luft sind („Chemtrails“), mit der Menschen vergiftet oder deren Gedanken kontrolliert werden sollen.

Doch Kondensstreifen sind lediglich Eiskristalle aus Wasserdampf. Für die Entstehung gibt es wissenschaftliche Erklärungen.

Wasserdampf

Wasserdampf ist in der Höhe, in der Flugzeuge unterwegs sind, ein ärgeres Treibhausgas, als das oftmals kritisierte CO2. Die Cirren reflektieren einerseits die Sonnenstrahlen in den Weltraum und kühlen; andererseits verringern sie die Wärmeabstrahlung der Erde.

Damit wird das Klima erwärmt, wie Sausen erklärt, weil der erwärmende Effekt dominiere. Der Wasserdampf kommt aus der Höhe, in der Flugzeuge meist unterwegs sind, nicht so schnell auf die Erde runter und verhindert, dass Infrarotstrahlung ins Weltall entweicht.

Die Kondensstreifen alleine tragen etwa zu 50 Prozent zur Erderwärmung bei die von der Luftfahrt erzeugt wird. „Bisher konnten wir dazu immer nur Schätzungen machen“, erzählt Sausen. „Doch wir haben eine neue Metrik entwickelt, mit der auch diese Effekte gemessen werden können.“

Neue Messmethode

Gemessen wurde dabei der effektive Strahlungsantrieb (EFR). Diese stellt die Zunahme oder Abnahme des Gleichgewichts zwischen der von der Sonne kommenden Energie und der von der Erde emittierenden Energie dar. „Der Strahlungsantrieb berücksichtigt eine Reihe von Effekten, die auf großen Skalen in der Atmosphäre ablaufen“, sagt Sausen. „Er gilt als gute Vorhersage für die zu erwartende Klimaänderung.“

Damit konnten erstmals auch die Auswirkungen der Kondensstreifen und Rußteilchen gemessen werden. Neben den Kondensstreifen sind auch die von Flugzeugen ausgestoßenen Rußteilchen schädlich fürs Klima. Die Wassermoleküle lagern sich daran ab. In der Höhe, in der geflogen wird, befindet sich zudem die Tropopause, eine Grenzfläche der Erdatmosphäre. Diese ist durch eine deutliche Änderung im Temperaturverlauf charakterisiert. „Kondensstreifen-Cirren bilden sich dann, wenn es hinreichend feucht ist“, sagt Sausen. Nur bei einem „stabilen Hoch“ sieht man keine Zirren, weil es zu trocken sei. Mit der Studie wollten die Forscher vor allem den „aktuellen Erkenntnisstand“ dokumentieren.

Was tun?

Es gibt zahlreiche Maßnahmen, mit denen man die Luftfahrt klimafreundlicher machen kann, damit diese Branche weniger zur Erderwärmung beiträgt. Robert Sausen spricht auch eine Reihe von Maßnahmen an, die den Erderwärmungseffekt verringern können. „Das einfachste ist: Einfach weniger fliegen“, so Sausen.

Doch, abseits dieser eher politischen Lösung gibt es auch noch zahlreiche weitere Möglichkeiten: „Weniger CO2 emittieren, in dem man den Treibstoffverbrauch reduziert“, sei eine Möglichkeit. „Durch die aerodynamische Effizienz der Flugzeuge ist das bereits deutlich besser geworden als noch in den 1980er-Jahren“, so der Experte. Auch, dass die Sitze enger zusammengerückt sind, habe beispielsweise bereits dazu beigetragen, den Effekt zu reduzieren – wenn diese Lösung auch bei Passagieren oft unbeliebt ist.

Bio-Treibstoff

Zudem führe der Trend weg vom fossilen Treibstoff hin Richtung Bio-Treibstoff. „Dadurch wird auch weniger Ruß erzeugt und damit wird der Strahlungsantrieb geringer“, sagt Sausen. „Die Treibstoffe kann man leicht einführen, sie sind kerosinähnlich und man muss die Flugzeuge nicht allzu stark umbauen und kann das daher in kurzen Zeitskalen machen“, so der Experte. Von Boeing gibt es mit Sugar Freeze beispielsweise bereits ein Konzept eines Flugzeuges, das mit Biotreibstoff unterwegs sein könnte.

Wasserstoff

Als Alternative könnte man auch vom Kerosin zum Wasserstoff wechseln. „Wasserstoff kann man auf zwei Wege nutzen. Entweder er wird wie Kerosin in der Gasturbine verbrannt und damit ein Schub erzeugt“, sagt Sausen. Das würde allerdings bedeuten, dass mehr Kondensstreifen erzeugt werden als zuvor. Oder aber man verwendet Wasserstoff in Brennstoffzellen. „Da ist die Temperatur nicht so hoch, und damit wird der Elektromotor mit Propeller angetrieben.“ Hier sei allerdings völlig unklar, was dies für eine Auswirkung auf die Entstehung von Konsensstreifen habe, sagt der Forscher. Es gebe derzeit keine experimentellen Ergebnisse, bei denen die Effekte untersucht werden können.

Andere Lösungen

Auch hier gibt es bereits Flugzeug-Konzepte wie das der N3-X. Damit soll etwa eine Treibstoff-Einsparung von 70 Prozent möglich sein, wie die NASA erklärt. Dann gäbe es noch operationelle Methoden. „Man kann Klimaregionen meiden, wo die Klimawirkung hoch ist und um diese Gebiete mit einem geringen Aufpreis von CO2 herumfliegen, und damit trotzdem 30 Prozent der Klimawirkung reduzieren“, so Sausen. Exotische Lösungen gibt es außerdem auch noch: Beim Formationsflug würde etwa der Auftrieb des Vorderflugzeuges genutzt werden, und man müsse weniger Energie aufbringen, so der Forscher.

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