Klimawirkungen des Luftverkehrs

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1 Klimawirkungen des Luftverkehrs Ulrich Schumann DLR Oberpfaffenhofen

2 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. (IPCC, 2007)

3 Der Klimawandel ist sehr wahrscheinlich durch anthropogene Emissionen verursacht Bild zeigt: Beobachtungen und Modell- Ergebnisse mit ohne anthropogene Emissionen (IPCC, 2007)

4 Klimawirkung des Luftverkehrs Der globale Luftverkehr trägt zum Klimawandel durch Emission von Kohlendioxid (CO 2 ), Stickoxiden (NOx), Kondensstreifen und Veränderungen der Bewölkung bei. Emissionen von NOx und Wasserdampf (H 2 O) im Reiseflug verursachen Ozon und Kondensstreifen und erhöhen dadurch den Klimaantrieb stärker als gleiche Emissionen am Boden. Emissionen von CO 2 im Reiseflug erwärmen das Klima ebenso stark wie Emissionen am Boden.

5 Global Verteilung der Luftverkehrs-Emissionen Kerosin: Tg/a (ca. 2 % alle CO 2 -Emissionen) (AERO2K, 2005)

6 Vertikale Verteilung der Luftverkehrs-Emissionen und Tropopause Ca. 40 % aller Emissionen erfolgen oberhalb der Tropopause (AERO2K, 2005)

7 Konzentration-Zunahme von Stickoxiden (NOx), Ozon (O 3 ) und Hydroxyl Radikalen (OH) in der Tropopausen-Region Pressure altitude (hpa) NO x [%] 90 S Latitude 90 N HO 2 [10 5 cm -3 ] O 3 [%] 90 S Latitude 90 N O 3 [nmol/mol] TRADEOFF, Grewe et al., DLR (2002) 90 S Latitude 90 N CH 4 +OH -> CO + 2 H 2 O 90 S Latitude 90 N

8 Kondensstreifen und Ruß verursachen Wolken-Änderungen: linienförmige Kondensstreifen und Contrail-Cirrus Cirrus verstärkt den Treibhauseffekt. Ruß kann soot-cirrus verursachen

9 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/m 2 ). Stark vereinfacht: 1 W/m 2 -> C globaler mittlerer Temperaturanstieg auf der Erdoberfläche

10 Strahlungsantrieb global, größter Beitrag: CO W/m 2 ~0.74 C bisher (IPCC, 2007)

11 Strahlungsantrieb infolge Luftfahrt: CO 2, NOx (O 3, CH 4 ) und Kondensstreifen/Zirrusänderungen 2000 (Sausen, DLR, et al., 2005)

12 Klimawirkung des globalen Luftverkehrs Der globale Luftverkehr hat zum Strahlungsantrieb bisher ca W/m 2 beigetragen. Das sind 3 % (2-8%) des gesamten anthropogenen Strahlungsantriebs von etwa 1.6 W/m 2. Der globale Luftverkehr hat zur globalen Erwärmung der Erdoberfläche von ca. 0.7 C ca C beigetragen (ca. 3-4 %).

13 Verhältnis der Klimawirkung Gesamt/CO 2 : Kein konstanter Faktor 3 Das Verhältnis der Erwärmung durch CO 2, Ozon und Kondensstreifen im Vergleich zur Erwärmung durch CO 2 allein hängt vom betrachteten Zeitraum (1 oder 100 Jahre) ab. Langfristig ist die Erwärmung durch CO 2 am größten. Kurz- und mittelfristig ist die Erwärmung durch NOx und Kondensstreifen größer als die durch CO 2.

14 Treibstoffverbrauch der globalen Luftfahrt. Vergangenheit und Zukunfts-Szenario (IPCC, 1999) A1 (Sausen & Schumann, DLR, 2000)

15 Der globale Luftverkehr hat zur globalen Erwärmung von 0.7 C bisher etwa C ( 3-4 %) beigetragen Ergebnis abhängig von Szenario und RF-Werten. Diese haben teils große Unsicherheitsbereiche. 2060: 0.1 K? 2007: K (Sausen et al., DLR.)

16 Trends Der Treibstoffverbrauch (die CO 2 -Emissionen) im globalen Luftverkehr wuchs von um 2 bis 3 %/Jahr. Die Stickoxid-Emissionen stiegen stärker an (ca. 4-5 %/Jahr). Eine weiter Zunahme der CO 2 und NOx-Emission ist zu erwarten. Szenarien halten eine Zunahme der globalen CO 2 -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 CO 2. emittiert. Die mittlere CO2-Emission pro Einwohner in Deutschland beträgt ca. 10 Tonnen.

17 Trends : Passenger-km: 4.6 %/a Freight-km: Kerosene: 6.4 %/a 2.1 %/a (Schumann, 2007)

18 Lufthansa-Flotte Der Treibstoffverbrauch wächst langsamer als die Transportleistung, aber wächst. Die NOx Emissionen wachsen rascher als der Treibstoffverbrauch Transport: 9 %/a NOx: 6.8 %/a Treibstoff: 5.7 %/a CO UHC Lufthansa, Das Wichtigste zum Thema Nachhaltigkeit bei Lufthansa, Ausgabe 2006, p. 51.

19 Szenarien: Luftfahrt CO 2 wächst absolut und relativ Zunahme : FAST-A1: Faktor 4.9 FAST-B2: Faktor 3.3

20 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).

21 Höher oder tiefer fliegen? Höhe, km Häufigkeit von Eisübersättigung, % (Spichtinger et al., DLR, 2003)

22 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 CO 2 -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-CO 2 Anteil um Faktoren 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