Klimaschonender durch Flughöhen-Wechsel?

Verblüffend simpel: Der Flugverkehr könnte schon durch eine kleine Maßnahme zumindest etwas klimafreundlicher werden. Denn es würde genügen, wenn nur einige Flüge ihre Flughöhe um rund 600 Meter ändern, wie eine Studie enthüllt. Die Flugzeuge umgehen so die Luftschicht, in der die stärksten und klimawirksamsten Kondensstreifen entstehen. Um diesen Klimaeffekt um 59 Prozent zu reduzieren, müssten nur 1,7 Prozent aller Flüge umgeleitet werden, so die Forscher.

Weltweit ist der Luftverkehr nur für gut zwei Prozent der Treibhausgas-Emissionen verantwortlich. Doch weil Flugzeuge ihre Abgase hoch in der Atmosphäre hinterlassen, ist deren Klimawirkung bis zu fünfmal stärker als bei Emissionsquellen am Boden. Zudem fördern Schwebstoffe und Wasserdampf aus den Kondensstreifen die Bildung von wärmeabsorbierenden Cirruswolken, die den Treibhauseffekt verstärken.

Die Luftschicht ist entscheidend

Doch längst nicht jeder Flug hinterlässt solche wolkenfördernden Kondensstreifen – die meisten lösen sich schon nach wenigen Minuten auf. Die langlebigere Variante dieser Abgasstreifen entsteht nur dann, wenn das Flugzeug durch eine besonders kalte und mit Wasserdampf gesättigte Luftschicht fliegt. Dann können die Kondensstreifen bis zu 18 Stunden lang erhalten bleiben und sich zu klimawirksamen Kondenscirren wandeln.

Das aber bedeutet: Theoretisch könnte man die klimawirksamen Kondensstreifen verhindern, wenn man die kritische Luftschicht meidet. Tatsächlich ist diese meist nur relativ dünn. Ein Flugzeug könnte sie schon umgehen, wenn es seine Flughöhe nur um wenige hundert Meter ändert, wie Roger Teoh vom Imperial College London und seine Kollegen erklären. Das Problem jedoch: Weil sich die Lage dieser Luftschicht je nach Region und nach Jahres- und Tageszeit ändert, erfordert dies einiges an Anpassung seitens der Routen. „Eine flottenweite Umleitungs-Strategie ist daher nicht wirklich praktikabel““, so die Forscher.

Löwenanteil kommt von nur zwei Prozent der Flüge

Doch es geht auch anders, wie Teoh und sein Team nun festgestellt haben. Denn der Anteil der tatsächlich nötigen Höhenanpassungen ist überraschend gering. Auf Basis von Daten aus dem Luftraum über Japan ergaben ihre Analysen, dass nur 2,2 Prozent aller Flüge für 80 Prozent der klimawirksamen Kondensstreifen verantwortlich sind. Besonders häufig waren dies Flüge am späten Nachmittag und in der ersten Nachthälfte.

Das aber bedeutet: „Wenn man selektiv nur diese Flüge umleiten würde, dann könnte dies die Klimawirkung der weltweiten Kondensstreifen signifikant verringern – und dies mit minimalen Störungen des Luftverkehrs und ohne technologische Veränderungen“, so die Forscher. Wie effektiv diese Maßnahme konkret wäre, testeten sie mithilfe einer Simulation. In dieser ließen sie die Routineflüge über dem japanischen Luftraum jeweils 600 Meter höher oder tiefer fliegen, um die kondensträchtige Luftschicht zu umgehen.

59 Prozent weniger Kondensstreifen

Das überraschende Ergebnis: Schon eine Höhenanpassung bei nur 1,7 Prozent aller Flüge reichte aus, um die Klimawirkung durch Kondensstreifen um 59 Prozent zu verringern. Würde man von diesen nur alle Nachtflüge umleiten, würde dies den Klimaeffekt immerhin noch um 21,2 Prozent senken, so die Forscher. „Am effizientesten ist es dabei, wenn Flugzeuge in den Sommermonaten auf geringere Höhen umgeleitet werden und im Winter auf größere“, berichten Teoh und seine Kollegen.

Allerdings gibt es einen Haken: Vor allem wenn Flugzeuge in geringerer Höhe fliegen, sind sie einem stärkeren Luftwiderstand ausgesetzt. Dadurch verbrauchen sie mehr Treibstoff und stoßen auch mehr CO2 aus. Allerdings war dieser Mehrverbrauch im Falle der simulierten Höhenanpassungen sehr gering, wie die Forscher berichten. Bei den 1,7 Prozent umgeleiteten Flügen erhöhte sich der Treibstoffverbrauch nur um 0,014 Prozent.

„Wenn wir nur die Flugzeuge umleiten, die durch die Höhenanpassung kein zusätzliches CO2 ausstoßen, dann könnten wir trotzdem noch eine Verringerung der Kondensstreifen-Klimawirkung von 20 Prozent erreichen“, betont Teohs Kollege Marc Stettler.

Ein erster Schritt zum klimafreundlicheren Fliegen

Nach Ansicht der Forscher wäre diese Maßnahme eine schnelle und vergleichsweise einfache Strategie, um die schädliche Klimawirkung des Luftverkehrs zumindest in Teilen zu reduzieren. Kombiniert man dies mit der Nachrüstung der Flugzeuge mit sauberen, weniger Ruß ausstoßenden Triebwerken, könnte man sogar 90 Prozent der treibhauswirksamen Kondensstreifen verhindern, wie Teoh und sein Team erklären.

Dennoch bleiben dann noch immer die Treibhausgase, die die Flugzeuge bei der Kerosin-Verbrennung ausstoßen. Um auch sie zu reduzieren, arbeiten Forscher bereits an alternativen Antrieben – von biobasierten Kraftstoffen über Elektroantriebe bis zu Brennstoffzellen als Schublieferanten. (Environmental Science & Technology, 2020; doi: 10.1021/acs.est.9b05608)

Quelle: Imperial College London