Forschungspapier über die Auswirkungen des Luftverkehrs auf die Umwelt und die Umweltverschmutzung

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Topic: Menschlicher Einfluss

Die heutige Welt ist für ihre rasante technologische Entwicklung und ihren wissenschaftlichen Fortschritt bekannt und stolz darauf. Die schnell voranschreitende Modernisierung bringt jedoch neben verschiedenen Vorteilen auch eine lange Liste negativer Auswirkungen mit sich. Einer der Hauptnachteile des rasanten technischen Fortschritts ist die Verschmutzung der Umwelt. Ungeachtet ihrer offensichtlichen Auswirkungen wurde die Verschmutzung von der Menschheit jahrhundertelang weitgehend ignoriert. Heute ist sie eines der am häufigsten diskutierten globalen Probleme. Doch trotz aller weltweiten Bemühungen, den Zustand der Umwelt zu verbessern, wird der Schaden schneller angerichtet, als er behoben werden kann.

Infolgedessen bleiben die Umweltprobleme auf unserem Planeten weiterhin bestehen. Unter allen anderen Industriezweigen neigt der Luftverkehr dazu, negative Umweltauswirkungen in einer Vielzahl von Bereichen zu verursachen, da er Böden und Wasser verschmutzt, den Treibhauseffekt durch Emissionen verstärkt und auch Lärmbelästigung verursacht. In dieser Abhandlung wird versucht, einen detaillierten und zuverlässigen Bericht über die Umweltauswirkungen des Luftverkehrs und die verschiedenen Arten der Umweltverschmutzung zu erstellen, die durch den Einsatz leistungsstärkerer Flugzeugtriebwerke, die rasche Zunahme des Luftverkehrs, Treibhausgasemissionen, Lärmbelästigung, die Erschließung von Land für den Bau neuer Flughäfen, Flugzeugabfälle und Friedhöfe entstehen. Kosten und Nutzen werden verglichen, und man kommt zu dem Schluss, dass die Anstrengungen zur Schadensminimierung derzeit unzureichend sind und durch die negativen Auswirkungen überwogen werden.

Rasantes Wachstum des Flugverkehrs

Der Flugverkehr ist als die schnellste und sicherste Art der Personenbeförderung bekannt. Das Hauptproblem, mit dem sie derzeit zu kämpfen haben, ist ihr hoher Preis. Die Branche arbeitet aktiv an diesem Problem, da das Ziel darin besteht, die Zahl der Menschen zu maximieren, die sich Flugreisen leisten können und wollen. Nach Angaben der International Air Transport Association (IATA) (2014) wird erwartet, dass die Zahl der Flugreisenden jährlich um etwa 4 % zunimmt. Infolgedessen wird laut IATA (2014) die Zahl der Flugpassagiere bis 2034 voraussichtlich 7 Milliarden übersteigen. Zum Vergleich: Die Zahl der Passagiere, die im Jahr 2014 Flugreisen bevorzugten, wurde auf 3,3 Milliarden geschätzt (IATA, 2014). Somit wird sich die Gesamtzahl der Flugpassagiere in den nächsten zwei Jahrzehnten voraussichtlich verdoppeln.

Das Wachstum des Luftverkehrs findet auf der ganzen Welt statt, doch einige Länder weisen die schnellsten Entwicklungstendenzen auf. So prognostiziert die IATA (2014), dass Staaten wie Brasilien, Indien, China, Indonesien und die USA bis 2034 führend in der Entwicklung des Luftverkehrs sein werden. Jedes dieser Länder wird in den nächsten zwei Jahrzehnten wahrscheinlich mehrere hunderttausend neue Passagiere haben. Außerdem wird für Afrika und den Nahen Osten ein schnelles Wachstum der Beliebtheit von Flugreisen prognostiziert.

Auch wenn diese Tendenzen im Hinblick auf Beschäftigung, Konnektivität und die Schaffung von Arbeitsplätzen positiv sind, darf man nicht vergessen, wie gefährlich sich die zunehmende Aktivität von Flugzeugen für die Umwelt auswirkt. Die negativen Umweltauswirkungen der zunehmenden Nutzung des Luftverkehrs (sowohl heute als auch in Zukunft) sind bekannt. Als Reaktion auf die ökologischen Herausforderungen verfolgt die Luftverkehrsbranche drei Hauptziele, um die von ihr verursachten Schäden zu minimieren: Die Branche hat sich darauf geeinigt, die Treibstoffeffizienz bis 2020 jährlich um mindestens 1,5 % zu verbessern, die Nettoemissionen aufgrund des kohlenstoffneutralen Wachstums zu begrenzen und schließlich die Nettoemissionen bis 2050 (im Gegensatz zu 2005) deutlich zu reduzieren (IATA, 2014).

Stärkere Flugzeugtriebwerke

Die Motoren von Flugzeugen funktionieren ähnlich wie die Motoren von Landfahrzeugen. Sie benötigen Treibstoff, um ordnungsgemäß zu funktionieren, und infolgedessen verschmutzen Flugzeuge die Atmosphäre genauso wie Automobile. Die ersten Flugzeuge kamen erst vor relativ kurzer Zeit auf den Markt – vor etwa hundert Jahren erfanden und förderten sie die Gebrüder Wright – und erfreuten sich sofort großer Beliebtheit bei der Erdbevölkerung (Green, 2003). Infolgedessen wuchs die Zahl der für den Transport von Gütern und Personen hergestellten Flugzeuge sehr schnell, ebenso wie ihre Leistung und Größe.

Die Hauptfunktion eines Flugzeugtriebwerks ist die Erzeugung von Schubkraft, die das Fahrzeug vorwärts bewegt. Die Entwicklung von Flugzeugtriebwerken vollzog sich sehr schnell, und einige Jahrzehnte nach der Erfindung der ersten Flugzeuge begannen die Wissenschaftler mit der Arbeit an den Triebwerken, die es den Maschinen ermöglichten, mit Schallgeschwindigkeit zu fliegen. Der Erste und der Zweite Weltkrieg dienten als Katalysatoren, die die Entwicklung von Flugzeugmotoren erleichterten, da die militärische Bedeutung von Flugzeugen enorm ist. Gleichzeitig sind die Umweltverschmutzung und die Beeinträchtigung der Atmosphäre durch Flugzeuge unübersehbar, da man die deutliche Spur hinter einem sich bewegenden Flugzeug leicht erkennen kann.

Die von Flugzeugtriebwerken verursachten Schäden werden im Kyoto-Protokoll erörtert, das die Vertragsstaaten dazu verpflichtet, an der Verringerung der von den Triebwerken freigesetzten Emissionen verschiedener Gase zu arbeiten. Wie Green (2003) berichtet, setzten die Flugzeugtriebwerke ursprünglich “ein Gemisch aus Ruß und unverbrannten Kohlenwasserstoffen, aber auch Kohlenmonoxid und ein Gemisch aus Stickstoffoxid (NO) und Stickstoffdioxid (NO2), das als NOx bezeichnet wird” (S. 284), frei. Mitte der 1990er Jahre entwickelte die Internationale Zivilluftfahrt-Organisation (ICAO) jedoch eine Reihe von Normen, die die Hersteller von Flugzeugtriebwerken dazu verpflichteten, die Verbrennungseffizienz durch Brennkammern zu verbessern, die die Menge an unverbrannten Kohlenwasserstoffen, Ruß und Kohlenmonoxid, die von den Triebwerken freigesetzt werden, minimieren.

Die Emissionen der Triebwerke werden in verschiedenen Phasen ihrer Tätigkeit gemessen, wie z. B. beim Start, bei der Bewegung, bei der Landung und bei der Erzeugung eines Startschubs, und werden durch das Druckverhältnis des Triebwerks bestimmt (Green, 2003). Heute werden die Umweltauswirkungen und der Verschmutzungsgrad von Flugzeugtriebwerken mit Hilfe von Computersimulationen erforscht, die die Arbeit verschiedener Triebwerke nachbilden sollen, ohne dass sie tatsächlich benutzt werden und mehr Verschmutzung verursachen. Dieser Ansatz ist nicht nur umweltfreundlich, sondern auch kosteneffizient, da der Einsatz von Computern billiger ist als das Betanken und Starten echter Triebwerke.

Emission von Treibhausgasen

Im Vergleich zu vielen anderen Branchen kann der Luftverkehr als relativ klein bezeichnet werden. Gleichzeitig sind die von ihr verursachten negativen Umweltauswirkungen extrem stark. Die David Suzuki Foundation (2014) stellte fest, dass, wenn alle menschlichen Aktivitäten, die den Klimawandel auf dem Planeten verursachen, zu 100 % gezählt würden, die Umweltauswirkungen des Luftverkehrs 4 bis 9 % davon ausmachen würden. Ungeachtet aller Reduzierungspraktiken und -maßnahmen nehmen die Umweltauswirkungen des Luftverkehrs weiter zu. In den letzten 25 Jahren ist der Kohlendioxidausstoß (CO2) beispielsweise um 83 % gestiegen (David Suzuki Foundation, 2014).

Wie bereits erwähnt, stoßen alle Verkehrsträger (Luft-, See-, Straßen- und Schienenverkehr) Gase und Partikel aus, die den Treibhauseffekt verursachen. Der Luftverkehr ist jedoch der wichtigste Verkehrsträger, was die Menge der Emissionen angeht. Die Formel für die schädlichen Emissionen ist einfach und unterscheidet sich nicht von denen der anderen Verkehrsmittel: Während der Fahrt verbrennt ein Flugzeugtriebwerk Kerosin; gleichzeitig verbindet sich der bei der Reaktion freigesetzte Kohlenstoff mit dem Sauerstoff in der Luft und bildet CO2 (David Suzuki Foundation, 2014). Zu den weiteren Stoffen, die bei der Verbrennung von Treibstoff freigesetzt werden, gehören Ruß, Sulfat, Dampf und Stickstoffoxide.

So verursacht das Flugzeug im Vergleich zum Straßen-, Schienen- und Seeverkehr die größten Mengen an Emissionen und hat auch die schlechtesten Umweltauswirkungen pro Passagierkilometer (was bedeutet, dass keiner der Vorteile, die diese Art des Verkehrs bietet, die von ihr verursachten Umweltschäden aufwiegen kann). Abgesehen von den üblichen negativen Auswirkungen des Luftverkehrs gibt es eine Besonderheit, die ihn von den anderen Verkehrsmitteln abhebt, und zwar nicht nur in Bezug auf die Menge der Emissionen. Die Besonderheit des Flugzeugs besteht darin, dass die von ihm erzeugten Emissionen in den oberen Schichten der Atmosphäre freigesetzt werden. Diese Emissionen sind verantwortlich für “eine Reihe von chemischen Reaktionen und atmosphärischen Effekten, die einen Nettoerwärmungseffekt haben” (David Suzuki Foundation, 2014, Abs. 5).

Ein weiteres wichtiges Merkmal von Flugzeugen im Hinblick auf ihre Umweltauswirkungen sind die Kondensstreifen, d. h. die langen Linien, die am Himmel hinter den sich bewegenden Flugzeugen zu sehen sind. Kondensstreifen bestehen aus Wassertropfen, die sich bei den niedrigen Temperaturen in großer Höhe in Eis verwandeln (David Suzuki Foundation, 2014). Da die Kondensstreifen stundenlang an Ort und Stelle bleiben und ein großes Gebiet einnehmen können, sind sie schädlich, da sie ein Netz bilden und warme Luft einfangen können, so dass diese nicht aus der Atmosphäre entweichen kann und somit zur globalen Erwärmung beiträgt. Außerdem fanden die Forscher heraus, dass Kondensstreifen, die von Flugzeugen in der Nacht hinterlassen werden, besonders schädlich sind, da die tagsüber erzeugten Kondensstreifen das Sonnenlicht reflektieren und einen Teil der Wärme ableiten können (David Suzuki Foundation, 2014).

Lärmbelästigung

Der Lärm wurde lange vor der Umweltverschmutzung als eines der Hauptprobleme des Luftverkehrs erkannt. Möglicherweise ist diese Tendenz darauf zurückzuführen, dass die Lärmbelastung eine unmittelbare Auswirkung ist, während die Emissionen, der Treibhauseffekt und die globale Erwärmung erst nach Jahrzehnten sichtbar wurden. Die Lärmbelastung hat keine wirklich zerstörerischen Auswirkungen auf die Umwelt, und ihre Folgen sind nicht von langer Dauer. Die wichtigsten schädlichen Aspekte des Lärms haben jedoch einen sozialen und psychologischen Charakter. Die Menschen, die in der Nähe von Flughäfen leben, leiden oft unter einer Vielzahl von Problemen, die durch die Lärmbelastung verursacht werden; dazu gehören Kommunikationsprobleme, Schlafstörungen, Nervosität, Lern- und Wahrnehmungsprobleme und einige andere psychophysiologische Probleme (Eurocontrol, n. d.).

Die Lärmbelastung und ihre Auswirkungen auf den Menschen werden seit Jahrzehnten untersucht und nicht auf die leichte Schulter genommen. Es gibt ein internationales Lärmmodell, das die von verschiedenen Flugzeugtypen verursachten Lärmpegel schätzt und simuliert (Eurocontrol, n. d.). Dieses Modell hilft den Stadtplanern, die Lärmbelastung zu visualisieren und festzustellen, welche Gebiete für die Bewohner aufgrund der in der Nähe befindlichen Flughäfen ungeeignet oder schädlich sein könnten. Der Lärmpegel in den von der Lärmbelastung betroffenen Gemeinden wird anhand einer internationalen Standardskala in A-bewerteten Dezibel gemessen – den Einheiten, die die Auswirkungen des Lärms auf den Menschen angeben (Eurocontrol, o. J.).

Außerdem wird die Lärmbelastung anhand von Messwerten wie dem “wahrgenommenen Lärm” und dem “effektiv wahrgenommenen Lärm” geschätzt, die ebenfalls in Dezibel angegeben werden. Diese Skalen unterscheiden zwischen den verschiedenen Lärmarten nach ihren unterschiedlichen Frequenzen und ihrer Dauer (Eurocontrol, n. d.). Die Wissenschaftler sind sich nicht einig, welche dieser beiden Skalen besser geeignet ist, da beide von verschiedenen Forschern gleichermaßen verwendet werden. Außerdem gibt es noch eine dritte Skala namens Lden, die von der Europäischen Gemeinschaft häufig verwendet wird. Sie gibt den Tag-Abend-Nacht-Lärmpegel in A-bewerteten Dezibel an.

Der von Flugzeugen erzeugte Lärm ist extrem laut. So ist beispielsweise das Geräusch einer Person, die mit normaler Stimme spricht, gleich 60 bis 70 dB (A), während das Geräusch einer belebten Straße etwa 78 bis 85 dB (A) beträgt, eine Kettensäge macht ein Geräusch von etwa 120 dB (A), und ein startendes Flugzeug ist bis zu 140 dB (A) laut, wenn die Person, die es wahrnimmt, etwa 75 Fuß davon entfernt steht (Eurocontrol, n. d.).

Für den Umgang mit Fluglärm müssen alle kommerziellen Fluggesellschaften die von der ICAO entwickelten Regeln befolgen. In diesen Standards sind die Normen und Vorschriften für die Konstruktion und den Einsatz von Flugzeugen je nach Typ festgelegt. Die Regeln wurden erstmals 1971 eingeführt und im Laufe der Jahre immer strenger gestaltet. Zu den derzeitigen Möglichkeiten der Lärmminderung gehören die sorgfältige Nutzung von Grundstücken, um die Lärmbereiche außerhalb der bewohnten Gebiete zu planen, die Reduzierung des Triebwerkslärms an der Quelle und Betriebsbeschränkungen (Eurocontrol, n. d.). Diese Punkte bilden die Hauptgrundlage für die Maßnahmen zur Lärmminderung. Es gibt jedoch noch weitere Verfahren zur Minimierung der Lärmbelastung, wie z. B. die Einschränkung des Nachtbetriebs, die Reduzierung des unnötigen Einsatzes von Hilfstriebwerken, die Planung der Flugrouten, damit diese nicht über Gebiete mit Schulen und Krankenhäusern führen, sowie die Überwachung des Lärmpegels, um nur einige zu nennen (Eurocontrol, o. J.).

Die Vorteile der Luftfahrt

Neben all den Nachteilen und negativen Auswirkungen ist der Luftverkehr für eine ganze Reihe von Vorteilen verantwortlich, die die Menschheit zu größerem Fortschritt, sichereren Reisen, höherem Komfort, schnellerer Kommunikation und Beförderung bewegen. Man könnte sagen, dass der praktische Nutzen des Luftverkehrs und all die Vorteile, die er für die Menschheit auf verschiedenen Ebenen mit sich bringt, die von ihm verursachten Schäden überwiegen und dass die Folgen wie die Umweltauswirkungen als notwendiges Opfer für die Bequemlichkeit und den Fortschritt betrachtet werden könnten.

Schneller technologischer Fortschritt

In der Tat ist die Luftfahrt eine der sich am schnellsten entwickelnden Industrien in der ganzen Welt. Diese Tendenz ist auf die Art des Flugverkehrs zurückzuführen, der sich von dem der Bodenfahrzeuge unterscheidet, da die Flugzeuge während einer Reise nicht aufgetankt werden können und daher eine große Menge des benötigten Treibstoffs mitführen müssen (ATAG, n. d.). Folglich stehen die Flugzeugentwickler und -hersteller vor der ständigen Herausforderung, eine lebenslange Verbesserung der Luftfahrzeuge zu gewährleisten, um Aspekte des Luftverkehrs wie Geschwindigkeit, Kosten und Sicherheit zu optimieren. Mit anderen Worten, die Tatsache, dass die Flugzeuge den gesamten Treibstoff während der Reise mit sich führen müssen, stellt die Industrie vor eine ganze Reihe von Schwierigkeiten, denn

Auf diese Weise wird der ständige technologische Fortschritt in der Branche von mehreren Ursachen diktiert, und dadurch werden die Luftfahrzeuge von Jahr zu Jahr besser, leichter, sicherer, schneller und effizienter. Die finanziellen Anreize, die Luftfahrt zu einer effizienteren und produktiveren Industrie zu machen, gehen Hand in Hand mit den Umweltbedenken, die aufkamen, sobald die Branchenführer erkannten, dass Luftfahrzeuge, Flughäfen und Triebwerke die Welt durch die Verschmutzung von Boden, Wasser und Luft schädigen.

Laufende Arbeiten zur Umweltsicherheit von Luftfahrzeugen

Die Hersteller von Flugzeugen und die Ingenieure arbeiten täglich an der Verbesserung der Luftfahrzeuge. Das Wichtigste dabei ist, dass diese Arbeit Früchte trägt und ihre Ergebnisse die Wissenschaftler weiterhin durch ihre raschen Fortschritte beeindrucken.

Es ist wichtig zu wissen, dass noch vor etwas mehr als hundert Jahren die bloße Vorstellung von Flugreisen als unrealistische Fantasie galt. Heute hat die Luftfahrt in Bezug auf die technologische Entwicklung und die Möglichkeiten einen langen Weg zurückgelegt. Sobald das Problem der Luftverschmutzung und der Emissionen als eine der schädlichsten Auswirkungen des Luftverkehrs bekannt wurde, konzentrierte sich die Branche auf die Entkopplung dieser Auswirkungen. Das Ergebnis: Während der Luftverkehr weltweit jährlich um schätzungsweise 5 % zunimmt, liegt der Anstieg der Emissionsproduktion bei nur 3 % (ATAG, o. J.). Jede neue Flugzeuggeneration bietet mehr und mehr Vorteile in Bezug auf die Umweltsicherheit und eine effizientere Treibstoffverbrennung.

Außerdem ist die aerodynamische Effizienz eine weitere Möglichkeit, das Problem der Umweltsicherheit von Flugzeugen anzugehen. Das äußere Erscheinungsbild der Flugzeuge wird regelmäßig verändert, um ihre aerodynamischen Fähigkeiten zu verbessern. So verbrauchen die neuartigen Flugzeugflügel, die mit einer speziellen Vorrichtung an den Flügelspitzen ausgestattet sind, weniger Treibstoff (ATAG, n. d.). Alles in allem weisen die in den letzten zehn Jahren hergestellten Flugzeuge eine beeindruckende Effizienz auf. So benötigen die Boeing 787 und der Airbus 380 etwa 3 Liter Treibstoff pro 100 Passagierkilometer und sind damit im Durchschnitt effizienter als kollektiv genutzte Fahrzeuge wie Kleinwagen (ATAG, o. J.). Dieser Vorteil wird noch erstaunlicher, wenn man die Geschwindigkeit der beiden Fahrzeugtypen vergleicht.

Die Kosten sind immer noch höher als der Nutzen

Die Bemühungen der Flugzeughersteller und Wissenschaftler, die an der Verbesserung der Flugzeuge und ihrer Triebwerke arbeiten, beginnen sich zweifellos auszuzahlen. Den Flugzeugentwicklern ist es gelungen, die Emissionen zu verringern und die aerodynamischen Kapazitäten der Flugzeuge zu erhöhen, was zu einer Verringerung des Treibstoffverbrauchs beiträgt. Die Palette der negativen Auswirkungen der Umweltverschmutzung, die durch die Entwicklung der Luftfahrt als Industrie verursacht wird, ist jedoch viel größer als die Zahl der Bereiche, in denen die Wissenschaftler versuchen, die Schäden zu minimieren.

Abgesehen von den Triebwerken mit ineffizienter Kraftstoffverbrennung, die zur Entwicklung des Treibhauseffekts und zur Lärmbelästigung beitragen, gibt es so schädliche Umweltauswirkungen der Luftfahrt wie die ausgemusterten Flugzeuge und Flugzeugabfälle. Seit Jahrzehnten, seit die Flugzeuge zu einem bedeutenden Aspekt des Lebens unserer Gesellschaft geworden sind, werden die Überreste von Flugzeugen sowie die nicht mehr genutzten Maschinen auf den so genannten “Friedhöfen” gelagert. Da sie zu groß sind, um auf andere Weise verwertet zu werden, wie etwa durch Verbrennung oder Vergraben, sind die Flugzeuge dazu verdammt, ihre Tage inmitten von Wüsten wie der Mojave-Wüste zu verbringen und zu verrotten (Mouritz, 2012).

Eine weitere bedeutende negative Auswirkung wird durch die Erschließung von Land für den Bau neuer Flughäfen verursacht. In seinem Buch mit dem Titel “Exploring Environmental Issues: An Integrated Approach” (Ein integrierter Ansatz) erörtert David Kemp (2004) die Fälle in Australien und Japan, wo die Landerschließung für neue Flughäfen mit einem ernsthaften sozialen Problem des Widerstands der Öffentlichkeit und der Umweltschützer sowie mit einem praktischen Problem des Landmangels konfrontiert war. Bei der Erschließung in Sydney wurde ein Teil der Botany Bay in Anspruch genommen, in der zahlreiche Ökosysteme und mehrere Ureinwohner leben. Die Kampagne in Osaka führte dazu, dass ein Teil des Meeres zurückgewonnen und ein Flughafen auf einer eigens geschaffenen künstlichen Insel gebaut wurde (Kemp, 2004).

Schlussfolgerung

Die Umweltauswirkungen des Luftverkehrs sind vielfältig und unterschiedlich. In dieser Abhandlung wurden einige von ihnen erörtert und es wurde festgestellt, dass alle Aspekte des Luftverkehrs für die Umwelt ebenso gefährlich wie für die Menschen und die Wirtschaft nützlich sind. Leider wurden die von dieser Branche verursachten Schäden jahrzehntelang übersehen. Heute, da die Folgen sichtbar sind, arbeiten die Umweltschützer und die Luft- und Raumfahrtindustrie zusammen, um das Ausmaß der Schäden in Zukunft zu minimieren, denn die Popularität des Luftverkehrs nimmt rapide zu und damit auch seine negativen Umweltauswirkungen. Die durch den Luftverkehr verursachten Schäden betreffen jedoch viel mehr Bereiche, als die Wissenschaftler heute erfassen können, so dass die Gefahr ungeachtet ihrer Bemühungen bestehen bleibt und fortbesteht.

Referenzen

ATAG. (n. d.). Technologie. Web.

David Suzuki Stiftung. (2014). Flugreisen und Klimawandel. Web.

Eurocontrol. (n. d.). Umweltfragen in der Luftfahrt. Web.

Green, J. E. (2003). Die Zivilluftfahrt und die ökologische Herausforderung. The Aeronautical Journal, 281-299.

IATA. (2014). New IATA Passenger Forecast Reveals Fast-Growing Markets of the Future. Web.

Kemp, D. D. (2004). Erforschung von Umweltthemen: Ein integrierter Ansatz. Hoboken, NJ: Taylor and Francis.

Mouritz, A. P. (2012). Einführung in Materialien für die Luft- und Raumfahrt. Reston, VA: American Institute of Aeronautics and Astronautics.