Auswirkungen des Luftverkehrs auf die Luftqualität und die globale Erwärmung Essay

Words: 2062
Topic: Menschlicher Einfluss

Einführung

Die der Luftfahrtindustrie zugeschriebenen Kohlendioxidemissionen haben in der EU rapide zugenommen, selbst in Ländern, in denen der Sektor als bereits ausgereift gilt. Der Luftfahrtsektor des Vereinigten Königreichs ist die größte und ausgereifteste, aber auch die am schnellsten wachsende Quelle von CO2-Emissionen im Vergleich zu allen anderen Branchen des Landes. Im Jahr 2011 wurden auf den Flughäfen des Vereinigten Königreichs über 200 Millionen Passagiere abgefertigt. Es wird davon ausgegangen, dass die Zahl der Passagiere, die die Flughäfen auf dem britischen Festland nutzen, bis 2020 auf 255 Millionen und bis 2030 auf weit über 300 steigen wird. Dennoch sind die potenziellen Gesamtauswirkungen der Branche auf die Umwelt aufgrund der damit verbundenen Unsicherheiten nach wie vor schwer zu verstehen. So stellen Bows und Anderson fest, dass die CO2-Emissionen von Flugzeugen gut erforscht sind und daher leicht mit anderen Sektoren verglichen werden können.1 Der Mangel an konkreten Informationen und das fehlende Verständnis der atmosphärischen Chemie, die dem Klimawandel zugrunde liegt, hat jedoch dazu geführt, dass die internationale Gemeinschaft zögert, etwas gegen dieses äußerst beunruhigende Problem zu unternehmen. In diesem Bericht werden die verschiedenen Auswirkungen des Luftfahrtsektors auf die Umwelt, insbesondere auf die Luftqualität und die globale Erwärmung, näher beleuchtet. Die Studie stützt sich auf die zahlreichen Auswirkungen des Luftverkehrs auf die Umwelt. So wurde beispielsweise festgestellt, dass die Luftverschmutzung nicht nur die Ökosysteme zerstört, sondern auch zur globalen Erwärmung beiträgt.

Verschmutzung durch die Luftfahrtindustrie

Die Luftfahrt ist ein wichtiger Bestandteil der britischen Wirtschaft. Darüber hinaus unterstützt die Luftfahrtindustrie andere wichtige Aktivitäten wie den Tourismus und den Import/Export. Die Vorteile eines robusten Luftfahrtsektors sind jedoch nicht ohne Kosten verbunden. Flugzeuge und der Flughafenbetrieb, z. B. Flughafenfahrzeuge, setzen täglich Tonnen von Emissionen in die Luft frei. Diese Emissionen werden dann von der Luft absorbiert. Infolgedessen hat sich die Qualität der Luft im Laufe der Jahre erheblich verschlechtert. Eine schlechte Luftqualität hat schädliche Auswirkungen auf die Gesundheit der Lebewesen. Je nach Grad der Verschmutzung können diese Auswirkungen von leichten Reizungen bis hin zu schweren Symptomen reichen. Menschen, die an Atemwegserkrankungen leiden, haben wahrscheinlich stärkere gesundheitliche Auswirkungen als alle anderen.

Zu den Schadstoffen, die von Flugzeugtriebwerken freigesetzt werden, gehören Treibhausgase wie Kohlendioxid (CO2) und andere Nicht-CO2-Emissionen, zum Beispiel Wasserdampf. Diese Stoffe führen zu einem Abbau der Ozonschicht, die schädliche ultraviolette (UV-)Strahlung der Sonne davon abhält, die Erdatmosphäre zu erreichen. Solche Strahlungen können das Klima eines Landes verändern und damit das Leben aller Organismen bedrohen. Wie Lee, Pitari und Grewe erklären, fängt das CO2 in der Atmosphäre die Sonnenstrahlung ab und verhindert so, dass sie in den Weltraum entweicht.2 Infolgedessen erwärmt sich die Erdatmosphäre, was gemeinhin als globale Erwärmung bezeichnet wird.

CO2 ist das am häufigsten vorkommende kohlenstoffhaltige Gas, das von Flugzeugen freigesetzt wird. Nach Angaben der Europäischen Umweltagentur stieg die von Flugzeugen freigesetzte CO2-Menge zwischen 1990 und 2005 von 88 Millionen auf 156 Millionen Tonnen, was einem Anstieg von 77 % entspricht.3 In jüngster Zeit wurden jedoch Verbesserungen bei den Flugkraftstoffen erzielt, was zu einer geringeren CO2-Produktion durch Flugzeuge geführt hat. Dennoch ist die Menge an CO2, die bei luftfahrtbezogenen Aktivitäten freigesetzt wird, immer noch alarmierend, insbesondere wenn man bedenkt, dass die Branche jedes Jahr weiter wächst. Neben CO2 entstehen bei der Verbrennung von Flugkraftstoff auch Kohlenmonoxid (CO) und einige Kohlenwasserstoffe (HC).4 CO und HC entstehen bei der unvollständigen Verbrennung von Flugkraftstoff. Diese Gase beeinträchtigen die Luftqualität, insbesondere in der Nähe von Flughäfen. Außerdem ist CO zwar als “schwaches” Treibhausgas bekannt, doch kann seine Anwesenheit in der Atmosphäre die Konzentration anderer Treibhausgase wie troposphärisches Ozon, Methan und CO2 beeinflussen. So verbindet sich CO beispielsweise leicht mit dem Hydroxylradikal (OH) zu CO2, einem viel stärkeren Treibhausgas.

Die Verbrennung im Luftverkehr führt zu anderen nicht-kohlenstoffhaltigen Emissionen und Effekten, die einen Nettoerwärmungs-/Kühlungseffekt auf die Atmosphäre haben. Zu den üblichen kohlenstofffreien Emissionen gehören Stickoxide, Schwefeloxide und Wasserdampf. Genau wie CO2 wirken sich diese Stoffe oft negativ auf die Ozonschicht und damit auf das Klima aus. Portmann, Daniel und Ravishankara zeigen, dass Stickoxide neben CO2 die größte Bedrohung für die Ozonschicht darstellen.5 Stickoxide entstehen durch die hohen Verbrennungstemperaturen in Flugzeugtriebwerken. Die hohen Temperaturen bieten ideale Bedingungen für die Bildung von Stickstoffoxiden. Ein Übermaß an Stickoxiden in der Atmosphäre wirkt sich daher nachteilig auf die Stickstoffarten aus, was langfristig zu einer Störung der Ökosysteme führen kann.

Wasserdampf verstärkt seinerseits den durch andere Treibhausgase wie CO2 verursachten Erwärmungseffekt. Folglich kann ein anhaltender Anstieg des Wasserdampfs in der Atmosphäre die Zusammensetzung des Ozons in den Polargebieten verändern.6 Eine weitere Auswirkung der Verbrennung im Luftverkehr ist die Bildung von Wolken, die durch die Luftfahrt verursacht werden. Überschallflugzeuge durchfliegen die Stratosphäre und stoßen dabei Emissionen aus, die luftfahrtbedingte Zirruswolken bilden. Diese Wolken können eine wärmende oder kühlende Wirkung auf die Erdoberfläche haben, indem sie die (langwellige) Infrarotstrahlung von der Erdoberfläche entweder einfangen oder reflektieren. Dennoch werden Wolken, die durch den Luftverkehr verursacht werden, in der Regel mit einer wärmenden Wirkung in Verbindung gebracht. Laut Bows und Anderson verursachen Kondensstreifen und Zirruswolken eine plötzliche Erwärmung, die vermutlich viermal so hoch ist wie die kurzfristige Erwärmung durch CO2.7

Die Korrekturmaßnahme zur Verringerung der Auswirkung

In Europa wurden verschiedene Vorschriften und Empfehlungen erlassen, um die Luftverschmutzung einzudämmen. So soll beispielsweise durch eine effizientere Treibstoffverbrennung die Freisetzung von CO2 in die Atmosphäre verringert werden. Vor kurzem hat die britische Regierung die Airports Commission eingesetzt, die die Aufgabe hatte, die langfristigen Probleme der Flughafenkapazität im Land zu bewerten. Diese Entscheidung stand im Einklang mit dem Ziel des Landes, die CO2-Emissionen um 60 % zu senken. Zu den von der Flughafenkommission untersuchten Bereichen gehört auch die Frage der Luftqualität. Lee et al. weisen darauf hin, dass Flugzeugtriebwerke in der Regel den Treibstoff effizient verbrennen, so dass nur geringe Rauchemissionen entstehen.8 Der Verkehr auf den Flughäfen sowie die bodennahen Emissionen der Flugzeuge führen jedoch zu einer Verschmutzung der Luft in der Umgebung der Flughäfen.

Der Hauptschadstoff in der Umgebung von Flughäfen ist Stickstoffdioxid (NO2). Eine Möglichkeit, das NO2-Problem zu lösen, ist die Festlegung internationaler Normen für Flugzeugabgase. So legt die Internationale Zivilluftfahrt-Organisation (ICAO) internationale Standards für Rauch und einige Schadstoffgase für neu gebaute Großflugzeuge fest. Die neuesten ICAO-Normen wurden 2013 veröffentlicht und gelten für Flugzeuge und Triebwerkstypen, die nach diesem Datum hergestellt werden. In den Vorschlägen wird vorgeschlagen, Technologien zur Verbesserung des Treibstoffverbrauchs einzusetzen, um die Emissionen zu senken. Die verwendeten Flugzeuge sind bereits 70 Prozent sparsamer als die vor vier Jahrzehnten hergestellten. Wie Bows und Anderson erläutern, zielen die derzeitigen Bemühungen zur Verringerung der Treibstoffverbrennung darauf ab, die Emission von CO2 zu minimieren, das als größter Verursacher der globalen Erwärmung gilt.9 Darüber hinaus gibt es Empfehlungen, den Schwefelgehalt im Flugzeugtreibstoff zu minimieren. Dies wird dazu beitragen, die Freisetzung von schwefelhaltigen Gasen in die Atmosphäre zu minimieren. Schwefel wirkt sich sowohl auf die Luftqualität als auch auf den Abbau der Ozonschicht aus.

Das Energie-Weißbuch von 2003 veranlasste die britische Regierung, eine Kampagne zu unterstützen, die darauf abzielt, die CO2-Emissionen bis 2050 um 60 % zu reduzieren. Die Zahl von 60 % beruhte auf einer früheren Analyse der Royal Commission on Environmental Pollution (RCEP), die ein Jahr zuvor, 2002, veröffentlicht worden war. Das RCEP-Papier schlug vor, dass eine 60-90%ige CO2-Reduktion in den Industrienationen entscheidend sei, um den verhängnisvollen Klimawandel zu vermeiden.10 Wie die meisten Industrienationen erkennt auch Großbritannien die Rolle an, die seine Industrien bei der Freisetzung von Tonnen von CO2 in die Umwelt spielen. Die Entscheidung der britischen Regierung folgt dem “Contraction and Convergence”-Rahmen, der auf internationaler Ebene verwendet wird, um das Budget für die Reduzierung der CO2-Emissionen aufzuteilen. Mit anderen Worten: Der Beitrag eines Landes zur Verringerung des CO2-Ausstoßes in der Atmosphäre sollte der Anzahl der von seiner Industrie verursachten Emissionen entsprechen.

Wirksamkeit der Abhilfemaßnahmen

Das vom Vereinigten Königreich beschlossene Ziel einer 60-prozentigen Kohlenstoffreduzierung zielte darauf ab, die globale CO2-Konzentration bei 550 ppmv zu halten, einem Wert, der als sicher gilt, um einen gefährlichen Klimawandel zu verhindern. Obwohl diese Initiative lobenswert ist, hat sich gezeigt, dass sie für andere Sektoren der britischen Wirtschaft dramatische Gefahren birgt. An dieser Stelle sei angemerkt, dass andere Länder das britische 60 %-Ziel oder eine ähnliche Initiative noch nicht übernommen haben. Diese Situation kann in mehrfacher Hinsicht problematisch sein. Erstens bedeutet das 60 %-Ziel, dass die Regierung den inländischen Luftfahrtunternehmen Treibstoffsteuern auferlegen muss, um die Energieverbrennung zu reduzieren. Da andere Länder noch keine ähnlichen Maßnahmen ergriffen haben, kann dies zu einem geringeren Wettbewerbsvorteil auf internationaler Ebene führen.11 Außerdem können die bei internationalen Flügen freigesetzten Emissionen nicht ohne weiteres einem bestimmten Land zugeordnet werden. Dieser Fall stellt eine Herausforderung bei dem Versuch dar, den Rahmen für Kontraktion und Konvergenz umzusetzen.

Die jüngsten Verbesserungen bei Flugzeugtriebwerken zur Verringerung der Kohlenstoffemissionen haben eigene Herausforderungen mit sich gebracht. In der Vergangenheit fand die Verbrennung in den Flugzeugtriebwerken bei viel niedrigeren Temperaturen statt, was zu hohen Kohlenstoffemissionen führte. Die bevorzugte Lösung bestand darin, die Verbrennungstemperaturen zu erhöhen, so dass nur noch wenige kohlenstoffhaltige Schadstoffe entstehen. Diese Effizienz bei der Treibstoffverbrennung ging jedoch auf Kosten eines höheren Stickoxidausstoßes.12 Hohe Verbrennungstemperaturen schaffen nämlich ein ideales Umfeld für die Bildung von Stickoxiden in der Luft. Es scheint also ein Zielkonflikt zwischen der Reduzierung von CO2 und der Erhöhung der Stickstoffemissionen zu bestehen. Dennoch hat Green zwei technologische Optionen (Luftwiderstand und Gewichtsreduzierung) vorgeschlagen, die zur gleichzeitigen Reduzierung der Kohlenstoff- und Stickoxidemissionen eingesetzt werden können.13

Eine weitere große Herausforderung bei der Kontrolle der Luftverschmutzung ist das für die Zukunft prognostizierte enorme Wachstum der Branche. Wie bereits erwähnt, wird das Verkehrsaufkommen auf den Flughäfen des Vereinigten Königreichs im Jahr 2030 weit über 300 Millionen Passagiere pro Jahr erreichen. Wie Lee und Kollegen argumentieren, wird dieses enorme Wachstum der Branche die Anstrengungen zur Verringerung der Treibstoffverbrennung und damit der Emissionen pro Passagier und pro Kilometer übertreffen.14 Jüngste Maßnahmen wie die Einführung neuer Flugzeuge, eine verbesserte Treibstoffverbrennung und betriebliche Effizienz haben dazu geführt, dass der durchschnittliche Treibstoffverbrauch pro Passagier um bis zu 19 % gesunken ist. Dieser Trend ist zwar beeindruckend, doch zeigen jüngste Erkenntnisse, dass die derzeitige Triebwerkstechnologie ausgereift ist und in den nächsten 30 bis 50 Jahren keine nennenswerten Verbesserungen in Bezug auf die Effizienz zu erwarten sind.15 Gleichzeitig nimmt der Luftverkehr weiter zu. Wachstum bedeutet auch mehr Emissionen. Daher werden die Emissionen des Luftverkehrs trotz der Bemühungen um Treibstoffeffizienz weiter zunehmen. Abbildung 1 zeigt, dass die CO2-Emissionen in den nächsten Tagen wahrscheinlich einen Aufwärtstrend erfahren werden, nachdem sie mehrere Jahre lang (2005-2014) stabil geblieben sind.

Schlussfolgerung

Trotz seines immensen Nutzens für die Weltwirtschaft ist der Luftverkehr für einen großen Teil der Kohlenstoffemissionen in der Welt verantwortlich. Zusammen mit anderen Emissionen (Stickoxide, Schwefeloxide und Wasserdampf) und den Auswirkungen des Luftverkehrs (Kondensstreifen und Zirruswolken) tragen die Kohlenstoffemissionen des Luftverkehrs erheblich zur globalen Erwärmung bei. Das anhaltende Verkehrswachstum in der Branche bedeutet, dass mehr Emissionen in die Umwelt gelangen und so zum Risiko eines gefährlichen Klimawandels beitragen werden. Zwar wurden verschiedene Maßnahmen wie die 60-prozentige Kohlenstoffreduzierung im Vereinigten Königreich, der Einsatz verbesserter Düsentriebwerke und eine höhere Betriebseffizienz ergriffen, doch scheinen sie nicht in der Lage zu sein, das stetige Wachstum des Luftverkehrs in Zukunft zu übertreffen. Darüber hinaus hat sich die verstärkte Verbrennung von Treibstoff zur Verringerung der Kohlenstoffemissionen insofern als kontraproduktiv erwiesen, als sie zu einem Anstieg der Stickoxidemissionen geführt hat. Die verfügbare Triebwerkstechnologie gilt als ausgereift, was bedeutet, dass eine weitere Treibstoffeffizienz vor 2050 nicht ohne weiteres erreicht werden kann. Positiv zu vermerken ist, dass der Aufwärtstrend bei den Stickoxidemissionen durch den Einsatz fortschrittlicher Verbrennungstechnologien gebremst werden kann.

Literaturverzeichnis

Bows, Alice, und Kevin Anderson. “Policy Clash: Can projected Aviation Growth be Reconciled with the UK Government’s 60% Carbon-Reduction Target? Transport Policy 14, no. 2 (2007): 103-110.

Europäische Umweltagentur. “European Aviation Environmental Report 2016”. Publications Office. Web.

Green, Edward. “Zivilluftfahrt und die ökologische Herausforderung”. Aeronautical Journal 107, Nr. 1072 (2006), 281-299.

Lee, David, Gibson Pitari, und Vivien Grewe. “Auswirkungen des Verkehrs auf Atmosphäre und Klima: Aviation.” Atmospheric Environment 44, no. 37 (2010): 4678-4734.

Portmann, Raymond, Jim Daniel, und Ambrose Ravishankara. “Stratosphärischer Ozonabbau durch Distickstoffoxid: Influences of other Gasses.” Philosophical Transactions 367, no. 1593 (2012): 1256-1264.

RCEP. “The Environmental Effects of Civil Aircraft in Flight: Special Report of the Royal Commission on Environmental Pollution, Pollution”. Aviation Report. Web.

Fußnoten