Klimawirkung des Flugverkehrs

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Klimawirkung des Flugverkehrs

Ein Flug weist im Vergleich zu allen anderen Mobilitätsformen eine große Besonderheit auf: Er findet nicht am Boden statt, sondern meist in Höhen von 9.000 bis13.000 m, in denen die Atmosphäre besonders sensibel ist.  Die Abgase, die ein Flug in diesen Höhen ausstößt, haben neben dem CO₂ noch weitere Auswirkungen auf das Klima. Neben den reinen CO₂-Emissionen wärmt das Fliegen in diesen  Höhen das Klima über weitere so genannte Non-CO₂-Effekte.

Zu den Non-CO₂-Effekten eines Fluges gehören im Allgemeinen

  • Kondensstreifen: Die heißen, partikelreichen Abgase der Flugzeuge können unter bestimmten atmosphärischen Bedingungen zur Kondensstreifenbildung führen. Die atmosphärischen Bedingungen für die Kondensstreifenbildung hängen von der Feuchtigkeit und Temperatur der Umgebungsluft und somit auch von der Jahreszeit ab. Neben der Lebensdauer und der optischen Beschaffenheit der Kondensstreifen bestimmt auch die Reflektivität des Untergrunds und die Tageszeit ihre Klimawirkung. Mittelt man die Klimawirkung der Kondensstreifen über einen längeren Zeitraum und weltweit, so ist diese etwa so stark wie diejenige der CO₂-Emissionen des Flugverkehrs.
  • Stickoxide (NO_x): Stickoxide wirken sich auf die lokale Ozonkonzentration aus (analog der früheren Ozonsmogbildung in Städten), sowie in einem weiteren Schritt auf die Methankonzentration der Atmosphäre (Methanabbau). Beide Effekte haben entgegengesetzte Klimawirkung (erwärmend und abkühlend), wobei insgesamt die Erwärmungswirkung deutlich überwiegt. Auch hier gilt wie bei den Kondensstreifen als Faustregel, dass die netto-Erwärmungswirkung der Stickoxide von einem Flug insgesamt etwa so stark ist wie diejenige des CO₂ allein.
  • Weitere Bestandteile: Wasserdampf führt aufgrund der kurzen Verweildauer in der Atmosphäre nur zu einer geringfügigen Erwärmung. Ruß führt unabhängig vom oben genannten Einfluss auf die Kondensstreifenbildung zu einer Erwärmung, Sulfatverbindungen dagegen wirken abkühlend. Grob betrachtet heben sich die Erwärmungswirkungen dieser Effekte gegenseitig weitgehend auf.

Für die vereinfachte Erfassung der komplexen unterschiedlichen Effekte hat die Forschung sogenannte Metriken eingeführt, die die Klimawirkung der oben aufgeführten Effekte mit der Klimawirkung von reinen CO₂-Emissionen vergleichen.

Die Metriken unterscheiden sich, beispielsweise in der Berücksichtigung der historischen Klimawirkungen oder der Rückkopplung mit dem Klimasystem. Dazu wählt man unter anderem einen Zeithorizont, über den die Klimawirkung betrachtet wird. Für welche Metrik und dazugehörigen Zeithorizont man sich entscheidet, hängt auch von der klimapolitischen Fragestellung ab. Im Rahmen der internationalen Klimapolitik und der Konvention des Kyoto-Protokolls zufolge wird meistens ein Zeithorizont von 100 Jahren angenommen, um die langlebige Wirkung von Gasen wie CO₂ oder Lachgas adäquat zu berücksichtigen.

Das deutsche Umweltbundesamt (UBA) empfiehlt für den Flugverkehr die Metrik average temperature response (ATR100) über einen Zeitraum von 100 Jahren. Weiterhin gibt es als allgemein (nicht speziell für den Flugverkehr) etablierte Metrik das global warming potential (GWP), das vom Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) über Zeithorizonte von 20, 50 und 100 Jahren angegeben wird, je nachdem ob kurz- oder langfristige Klimafolgen betrachtet werden sollen. Lee et al. haben 2020 zudem noch das GWP* entwickelt, das nicht mehr die absoluten Effekte von verschiedenen Schadstoffen vergleicht, sondern ihre zeitliche Veränderung. Die Frage beim GWP* lautet also: Wieviel CO₂ müsste der Flugverkehr weltweit ausstoßen, um die gleiche Zunahme der Klimaerwärmung zu erzielen wie durch die Zunahme von z.B. Kondensstreifen zwischen 2000 und 2018?

Tabelle 1 führt diese Metriken für die oben beschriebenen Non-CO₂ Effekte auf. Bezugsgröße ist immer das CO₂, das hier als „Leitgas“ und zur Normierung mit einer Erwärmungswirkung von 1 angegeben ist. Je nach Metrik haben Kondensstreifen und Stickoxide einen Beitrag zur Klimawirkung, der mit dem der CO₂-Emissionen vergleichbar ist (siehe obige „Faustregel“). Wasserdampf, Ruß und Sulfatverbindungen haben eine vergleichsweise geringe und teilweise gegenläufige Wirkung.

Tabelle 1: Vergleich der Metriken für die Klimawirkung des Flugverkehrs

Ergebnis: Ein Klimafaktor von 3 auf das reine CO₂

Insgesamt kommt man so zur Aussage, dass der Flugverkehr in großen Flughöhen in der Summe (CO₂ und Non-CO₂) das Klima dreimal stärker erwärmt (in der Tabelle 3.0 bzw. 3.4) als sein CO2 allein. Diesen „Faktor 3“ wendet atmosfair daher auf alle CO₂-Emissionen in großen Flughöhen auf die reinen CO₂-Emissionen an, um die Klimawirkung der Non-CO₂-Emissionen zu erfassen.

Quellen

Lee et.al

Lee, D. et al., 2020. The contribution of global aviation to anthropogenic climate forcing for 2000 to 2018. Atmospheric environment (pre-proof), doi: 10.1016/j.atmosenv.2020.117834.

UBA:

https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/1410/publikationen/2019-11-06_texte-130-2019_umweltschonender_luftverkehr_0.pdf

https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/1410/publikationen/2020-07-28_climatechange_20-2020_integrationofnonco2effects_finalreport_.pdf

EASA:

https://eur-lex.europa.eu/resource.html?uri=cellar:7bc666c9-2d9c-11eb-b27b-01aa75ed71a1.0001.02/DOC_3&format=PDF

https://www.easa.europa.eu/document-library/research-reports/report-commission-european-parliament-and-council#group-downloads

Source: Klimawirkung des Flugverkehrs – atmosfair

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