Gastvortrag DLR

Klimawirkungen des Luftverkehrs
Ulrich Schumann
DLR Institut für Physik der Atmosphäre
Oberpfaffenhofen
Institut für Physik der Atmosphäre
Stand der
Klimaforschung
IPCC, 2007:
Beobachtungen und
Messungen lassen keinen
Zweifel, dass das Klima sich
ändert.
Die globale Erwärmung und
der Meeresspiegelanstieg
hat sich beschleunigt,
ebenso das Abschmelzen
der Gletscher und
Eiskappen.
In den letzten 100 Jahren hat
sich die Erde im Mittel um
0,74°C erwärmt.
Institut für Physik der Atmosphäre
(IPCC, 2007)
Der
Klimawandel ist
sehr
wahrscheinlich
durch
anthropogene
Emissionen
verursacht
Bild zeigt:
Beobachtungen
und
ModellErgebnisse
mit
ohne
anthropogene
Emissionen
Institut für Physik der Atmosphäre
(IPCC, 2007)
Klimawirkung des Luftverkehrs
Der globale Luftverkehr trägt zum Klimawandel durch
Emission von Kohlendioxid (CO2), Stickoxiden
(NOx), Kondensstreifen und Veränderungen der
Bewölkung bei.
Emissionen von NOx und Wasserdampf (H2O) im
Reiseflug verursachen Ozon und Kondensstreifen
und erhöhen dadurch den Klimaantrieb stärker als
gleiche Emissionen am Boden.
Emissionen von CO2 im Reiseflug erwärmen das
Klima ebenso stark wie Emissionen am Boden.
Institut für Physik der Atmosphäre
Global Verteilung der Luftverkehrs-Emissionen
Kerosin: 169 - 213 Tg/a (ca. 2 % alle CO2-Emissionen)
(AERO2K, 2005)
Institut für Physik der Atmosphäre
Vertikale Verteilung der Luftverkehrs-Emissionen und
Tropopause
Ca. 40 % aller Emissionen
erfolgen oberhalb der
Tropopause
(AERO2K, 2005)
Institut für Physik der Atmosphäre
Pressure altitude (hPa)
NOx [%]
90°S
Latitude
O3 [%]
90°N
90°S
HO2 [105 cm-3]
90°S
Latitude
Latitude
90°N
O3 [nmol/mol]
90°N
90°S
CH4+OH -> CO + 2
H2fürOPhysik der Atmosphäre
Institut
Latitude
90°N
TRADEOFF, Grewe et al., DLR (2002)
Konzentration-Zunahme von Stickoxiden (NOx), Ozon (O3) und
Hydroxyl Radikalen (OH) in der Tropopausen-Region
Kondensstreifen und Ruß verursachen Wolken-Änderungen:
linienförmige Kondensstreifen und “Contrail-Cirrus”
Cirrus verstärkt den Treibhauseffekt.
Ruß kann
“soot-cirrus” verursachen
Institut für Physik der Atmosphäre
Strahlungsantrieb
Ein Maß für die Klimawirkung ist der „Strahlungsantrieb“
(Radiative Forcing, RF).
Der Strahlungsantrieb misst die Erwärmungsrate infolge einer
vom Menschen verursachten Änderung in Watt je
Quadratmeter (W/m2).
Stark vereinfacht:
1 W/m2 -> 0.4 - 0.8 °C globaler mittlerer Temperaturanstieg
auf der Erdoberfläche
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Strahlungsantrieb global, größter Beitrag: CO2
1.6 W/m2
~0.74°C bisher
Institut für Physik der Atmosphäre
(IPCC, 2007)
Strahlungsantrieb infolge Luftfahrt: CO2, NOx (O3, CH4)
und Kondensstreifen/Zirrusänderungen 2000
Institut für Physik der Atmosphäre
(Sausen, DLR, et al., 2005)
Klimawirkung des globalen Luftverkehrs
Der globale Luftverkehr hat zum Strahlungsantrieb
bisher ca. 0.05 W/m2 beigetragen.
Das sind 3 % (2-8%) des gesamten anthropogenen
Strahlungsantriebs von etwa 1.6 W/m2.
Der globale Luftverkehr hat zur globalen Erwärmung
der Erdoberfläche von ca. 0.7°C ca. 0.02-0.03°C
beigetragen (ca. 3-4 %).
Institut für Physik der Atmosphäre
Verhältnis der Klimawirkung Gesamt/CO2:
Kein konstanter Faktor 3
Das Verhältnis der Erwärmung durch CO2, Ozon und
Kondensstreifen im Vergleich zur Erwärmung
durch CO2 allein hängt vom betrachteten Zeitraum
(1 oder 100 Jahre) ab.
Langfristig ist die Erwärmung durch CO2 am größten.
Kurz- und mittelfristig ist die Erwärmung durch NOx
und Kondensstreifen größer als die durch CO2.
Institut für Physik der Atmosphäre
Treibstoffverbrauch der globalen Luftfahrt.
Vergangenheit und Zukunfts-Szenario (IPCC, 1999)
A1
Institut für Physik der Atmosphäre
(Sausen & Schumann, DLR, 2000)
Der globale Luftverkehr hat zur globalen Erwärmung von
0.7°C bisher etwa 0.02-0.03°C (∼3-4 %) beigetragen
Ergebnis abhängig von Szenario und
RF-Werten. Diese haben teils große
Unsicherheitsbereiche.
2060:
2007:
0.1 K?
0.02-0.03 K
(Sausen et al., DLR.)
Institut für Physik der Atmosphäre
Trends
Der Treibstoffverbrauch (die CO2-Emissionen) im globalen
Luftverkehr wuchs von 1990 – 2004 um 2 bis 3 %/Jahr.
Die Stickoxid-Emissionen stiegen stärker an (ca. 4-5 %/Jahr).
Eine weiter Zunahme der CO2 und NOx-Emission ist zu
erwarten.
Szenarien halten eine Zunahme der globalen CO2-Emissionen
um Faktoren 3.5 bis 5 für möglich
Falls die Emissionen aus der Luftfahrt schneller ansteigen als
die Emissionen aus anderen Quellen (die möglicherweise
sogar abnehmen), wächst der relative Anteil der Luftfahrt.
Bei einer Fernflugreise werden ca. 1.6 bis 2 Tonnen CO2.
emittiert. Die mittlere CO2-Emission pro Einwohner in
Deutschland beträgt ca. 10 Tonnen.
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Trends
1991-2004:
Passenger-km: 4.6 %/a
Freight-km:
6.4 %/a
Kerosene:
2.1 %/a
(Schumann, 2007)
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Lufthansa-Flotte
Der Treibstoffverbrauch
wächst langsamer als
die Transportleistung,
aber wächst.
Transport: 9 %/a
NOx: 6.8 %/a
Die NOx Emissionen
wachsen rascher als der
Treibstoffverbrauch
Treibstoff: 5.7 %/a
CO
UHC
Lufthansa, Das Wichtigste zum Thema Nachhaltigkeit bei Lufthansa, Ausgabe 2006, p. 51.
Institut für Physik der Atmosphäre
Szenarien: Luftfahrt CO2 wächst absolut und relativ
Zunahme 2005 -2050:
FAST-A1: Faktor 4.9
FAST-B2: Faktor 3.3
Institut für Physik der Atmosphäre
Luftverkehr der Zukunft
Klimaschutz erfordert Reduktion der Emission von
Treibhausgasen
Eine weitere Reduktion des spezifischen Treibstoffverbrauchs
schützt Klima und Erdölvorräte
Falls sich bestätigt, dass Kondensstreifen und Partikel aus dem
Luftverkehr Wolken so verändern, dass sie wesentlich zur
Erwärmung beitragen, könnte man die besonders kalten und
feuchten Regionen, in denen sich „Contrail-Cirrus“ bilden,
umfliegen.
Möglicherweise genügen dafür kleine Änderungen in der
Flugroute und in der Flughöhe (z.B. 300 m höher oder tiefer).
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Höhe, km
Höher oder tiefer fliegen?
Häufigkeit von Eisübersättigung, %
Institut für Physik der Atmosphäre
(Spichtinger et al., DLR, 2003)
Schlußfolgerungen
Die globale Erwärmung ist großenteils eine Folge menschlicher Aktivitäten
Klimaschutz erfordert eine Reduktion der Gesamtemissionsmenge an
Treibhausgasen, einschließlich der aus der Luftfahrt
Der Luftfahrtanteil an den CO2-Emissions beträgt derzeit ca. 2 %
Eine Steigerung der Treibstoffeffizienz ist daher wichtig (aus vielen
Gründen)
Flugzeuge beeinflussen das Klima auch durch NOx and Kondensstreifen
Der Anteil der Luftfahrt am Treibhausantrieb beträgt derzeit 3 % ( 2-8%)
Ín Szenarien wächst der Luftfahrt-CO2 Anteil um Faktoren 3.3 – 5 bis 2050
NOx und Kondensstreifen eröffnen auch Chancen zur Minderung der
Klimaeffekts durch Luftfahrt
Man sollten der Vermeidung von Kondensstreifen eine höhere
Aufmerksamkeit widmen als bisher
Institut für Physik der Atmosphäre