Forschungsinformationssystem des BMVI

zurück Zur Startseite FIS

Umwelt und Nachhaltigkeit als Qualitätsindikatoren im Luftverkehr

Erstellt am: 23.02.2008 | Stand des Wissens: 30.11.2018
Ansprechpartner
TU Dresden, Professur für Integrierte Verkehrsplanung und Straßenverkehrstechnik, Prof. Dr.-Ing. Regine Gerike

Die Auswirkungen des zivilen Luftverkehrs auf die Umwelt rückten in den letzten 30 Jahren zunehmend in den Fokus der öffentlichen Diskussion. Durch Inkrafttreten nationaler und internationaler Verordnungen zur Reduzierung von Fluglärm und Schadstoffemissionen an Flughäfen wurden erste Maßnahmen entwickelt und umgesetzt. Umwelt und Nachhaltigkeit gewinnen als Qualitätsindikatoren des Luftverkehrs weiterhin an Bedeutung. Dem wird durch technische (Lärmreduktion an der Quelle), operative (veränderte Flugverfahren) und administrative (Novellierung des Fluglärmgesetztes) Lösungsansätze für einen umweltschonenderen Flugverkehr Rechnung getragen. Für die Reduzierung von Schadstoffemissionen werden ebenfalls unterschiedliche Maßnahmen entwickelt, die administrative (Landeentgelte, Emissionshandel), betriebliche (optimale Flughöhen und Flugverfahren) und technische (neue Triebwerkskonzepte) Ansätze verfolgen.

Die Gliederung der hauptsächlichen Umweltbelastungen des Flugbetriebs in der Luft und am Flughafen erfolgt in den Kategorien:
  • Lärm,
  • Abgase,
  • Wasserverschmutzung und -nutzung,
  • Abfall- und Energiemanagement,
  • Flächennutzung (Naturschutzgebiet und Landschaftsraum) [Grah01].
Zur Reduktion der Lärmemissionen trat im März 1971 das Gesetz zum Schutz gegen Fluglärm in Kraft. Im Zuge der Novellierung des Fluglärmgesetzes am 7. Juni 2007 wurden Lärmgrenzwerte gesenkt und Schutzzonen ausgeweitet. Die Umsetzung flugbetrieblicher Maßnahmen zur Lärmentlastung umfasst lärmminimierende Flugverfahren sowie die Wahl anderer Flugrouten. Planerische Maßnahmen zur Fluglärmminderung umfassen Beschränkungen der baulichen Nutzung im Rahmen der Raumplanung und Berücksichtigung baulicher Schallschutzmaßnahmen an bestehenden und geplanten Gebäuden.

Laut eines Berichtes aus dem Jahr 2012 verursacht der zivile Luftverkehr im Jahr 2010 in Europa 0,21 Prozent an der weltweiten CO2-Gesamtemission. Im Vergleich zu den land- und wassergebundenen Verkehrsträgern unterscheidet sich der Flugverkehr bei der Entstehung seiner Emissionen, da der Treibstoff während der verschiedenen Flugphasen in unterschiedlichen Flughöhen unter wechselnden atmosphärischen Bedingungen mit unterschiedlicher Umweltwirkung (siehe Radiative Forcing Index (RFI)) verbrannt wird [UBA12j, S. 196-203].

Der stetig steigende Rohölpreis hat 2008 eine psychologisch wichtige Grenze von 100 US-Dollar pro Barrel überschritten. Durch direkte Kopplung des Kerosinpreises an den Rohölpreis und wegen des Kraftstoffanteils von bis zu 36 Prozent an den gesamten Betriebskosten sind Fluggesellschaften zunehmend bemüht, den Treibstoffverbrauch zu reduzieren. Dem Luftverkehrswachstum von etwa fünf Prozent steht eine Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs von etwa ein bis zwei Prozent gegenüber, mit der Folge eines Anstiegs der CO2-Emissionen von drei bis vier Prozent laut dem Intergovernmental Panel on Climate Change. Bis zum Jahr 2020 wird eine Verdopplung der CO2-Emissionen prognostiziert, dem durch weitere Technologieverbesserungen und kontinuierliche Flottenmodernisierungen versucht wird entgegen zu wirken (siehe Abbildung 1) [BMU08a, S. 5]. Darüber hinaus verständigten sich Vertreter der EU-Staaten und des EU-Parlaments am 26. Juni 2008 darauf, dass der Luftverkehr ab 2012 an dem Handel mit Verschmutzungsrechten teilnimmt. Dies hat zur Folge, dass die Fluggesellschaften für 15 Prozent ihrer Abgase CO2-Zertifikate kaufen - die restliche Zuteilung erfolgt kostenlos.
Abbildung 1: Wachstum des Zivilluftverkehrs und Anstieg der CO2-Emissionen [BMU08a, S. 6]

Im Band II "Aircraft Engine Emissions" des Annex 16 der Internationale Zivilluftfahrtorganisation ICAO werden Zertifizierungsnormen für Emissionen von Flugzeugtriebwerken festgelegt. Dafür wurden die Abgasemissionen in folgende Kategorien unterteilt: Unverbrannte Kohlenwasserstoffe (UHC), Kohlenmonoxid (CO) und Stickoxide (NOx). Zudem erfolgten Formulierungen für Rauch- und Rußbildung. Der in Abbildung 2 dargestellte Start- und Landezyklus (Landing and Takeoff Cycle, LTO) gilt vom Boden bis unterhalb 3.000 feet (ft) für die Zertifizierung von Triebwerken als Referenzbedingung. Für diesen LTO-Zyklus wurden Grenzwerte für UHC, CO und NO festgelegt [BMU08a, S. 10].

Neben Forschungsprojekten zur Optimierung des Flugbetriebs und Effizienzsteigerung durch Technologieverbesserungen wird auch Grundlagenforschung mit Bezug zur Luft- und Raumfahrt betrieben. Die Atmosphärenforschung des Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) verfügt mit dem Forschungsflugzeug HALO (High Altitude and Long Range Research) über eine Möglichkeit Wetter und Klimaereignisse gezielter vorhersagen zu können. Weitere Forschungsschwerpunkte umfassen den Selbstreinigungsprozess der Atmosphäre sowie den chemischen und dynamischen Prozess von Troposphäre und Stratosphäre [DLR12a].
Abbildung 2: Standard Landing and Takeoff Cycle und Emissionsregeln [BMU08a, S. 10]

Nachhaltigkeit als Qualitätsindikator kann im Luftverkehr wie folgt unterschieden werden:

Ökologische Nachhaltigkeit - Natur und Umwelt muss für die nachfolgenden Generationen erhalten bleiben. Mit Bezug zum Luftverkehr betrifft dies den Klimaschutz sowie den schonenden Umgang mit der natürlichen Umgebung.
Ökonomische Nachhaltigkeit - bezieht sich auf die Art und Weise zu wirtschaften, die auf lange Sicht eine tragfähige Basis für Erwerb und Wohlstand ermöglicht. Mit Bezug zum Luftverkehr betrifft dies den Aus- und Neubau der Infrastruktur für eine bedarfsgerechte Kapazitätserweiterung, Verwendung neuer Technologien, Liberalisierung und Privatisierung.
Soziale Nachhaltigkeit - ist die Entwicklung der Gesellschaft, bei der alle Mitglieder einer Gemeinschaft einbezogen werden und mitwirken können. In Bezug auf den Luftverkehr ist damit unter anderem das Reiseverhalten, die Mobilität, die Kultur sowie das Einspruchsrecht im Fall eines Infrastrukturausbaus oder -neubaus zu verstehen.
Ansprechpartner
TU Dresden, Professur für Integrierte Verkehrsplanung und Straßenverkehrstechnik, Prof. Dr.-Ing. Regine Gerike
Zugehörige Wissenslandkarte(n)
Merkmale des Luftverkehrs (Stand des Wissens: 27.02.2019)
https://www.forschungsinformationssystem.de/?249783
Literatur
[BMU08a] Tillmann C. Gmelin, Gerhard Hüttig, Oliver Lehmann Zusammenfassende Darstellung der Effizienzpotenziale bei Flugzeugen unter besonderer Berücksichtigung der aktuellen Triebwerkstechnik sowie der absehbaren mittelfristigen Entwicklungen, 2008/03/25
[DLR12a] Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e. V. , Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e. V. (DLR) (Hrsg.) HALO - Neue Dimensionen in der Atmosphärenforschung und Erdbeobachtung, 2012
[Grah01] Anne Graham Managing Airports - An international perspective, 2001
[UBA08] k.V. Nationaler Inventarbericht zum Deutschen Treibhausgasinventar 1990 - 2006, 2008/06, ISBN/ISSN 1862-4359
[UBA12j] Umweltbundesamt (UBA) Berichterstattung unter der Klimarahmenkonvention der Vereinten Nationen und dem Kyoto-Protokoll 2012: Nationaler Inventarbericht zum Deutschen Treibhausgasinventar 1990-2010, 2012/06, ISBN/ISSN 1862-4359
Weiterführende Literatur
[Mens13] Heinrich Mensen Handbuch der Luftfahrt, veröffentlicht in VDI-Buch, Ausgabe/Auflage 2. Auflage, Springer-Verlag / Berlin, Heidelberg, 2013, ISBN/ISSN 978-3-642-34401-5
[Maur06] Peter Maurer Luftverkehrsmanagement 2006, Ausgabe/Auflage 4., überarbeitete und erweiterte Auflage, R. Oldenbourg Verlag München Wien, 2006
[Mens07] Heinrich Mensen Planung, Anlage und Betrieb von Flugplätzen, Springer-Verlag / Berlin Heidelberg, 2007, ISBN/ISSN 3-593-36410-7
Glossar
IPCC Mandat Der Zwischenstaatliche Ausschuss für Klimaänderungen (Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC), wurde ins Leben gerufen, um Entscheidungsträgern und anderen am Klimawandel Interessierten eine objektive Informationsquelle über Klimaänderungen zur Verfügung zu stellen. Der IPCC betreibt selbst keine Wissenschaft und überwacht keine Klimadaten oder -parameter. Seine Aufgabe besteht darin, die aktuelle wissenschaftliche, technische und sozioökonomische Literatur, die weltweit zu dem Thema publiziert wird, umfassend, objektiv, offen und transparent zusammenzutragen und zu bewerten. Das Themengebiet reicht vom Risiko menschengemachter Klimaänderung über ihre beobachteten und projizierten Auswirkungen bis hin zu Anpassungs- und Minderungsoptionen. IPCC-Berichte sollten politisch neutral sein, obgleich sie sich objektiv mit politisch relevanten wissenschaftlichen, technischen und sozioökonomischen Faktoren befassen müssen. Sie sollten hohen wissenschaftlichen und technischen Standards genügen und möglichst eine Vielzahl an Meinungen und Fachkenntnissen sowie eine breite geographische Verteilung widerspiegeln. Wer ist IPCC? Der IPCC ist ein wissenschaftliches zwischenstaatliches Gremium, das von der Weltorganisation für Meteorologie (WMO) und dem Umweltprogramm der Vereinten Nationen (UNEP) ins Leben gerufen wurde. Es besteht aus:
  • Den Regierungen: der IPCC steht allen WMO- und UNEP-Mitgliedsstaaten offen. Deren Regierungen nehmen an IPCC-Vollversammlungen teil, auf denen die wichtigsten Beschlüsse über das Arbeitsprogramm gefasst werden und Berichte angenommen, verabschiedet und genehmigt werden. Sie sind außerdem an der Begutachtung der IPCC-Berichte beteiligt.
  • Den Wissenschaftlern: hunderte von Wissenschaftler aus der ganzen Welt tragen zur Arbeit des IPCC als Autoren und Gutachter bei.
  • Den Menschen: als ein Gremium der Vereinten Nationen strebt der IPCC nach der Förderung der UN Entwicklungsziele.
Die IPCC-Arbeitsgruppen und Task Forces Der IPCC hat zurzeit 3 Arbeitsgruppen und die Task Force on National Greenhouse Gas Inventories. Die Arbeitsgruppen und die Task Force haben klar umrissene, vom Ausschuss verabschiedete Mandate, und ihre Aktivitäten werden von je zwei Ko-Vorsitzenden geleitet. Sie werden je von einem Sekretariat (Technical Support Unit, TSU) und dem Arbeitsgruppen- bzw. Task Force-Vorstand unterstützt. Arbeitsgruppe 1 befasst sich mit den "Wissenschaftlichen Grundlagen von Klimaänderung", Arbeitsgruppe 2 mit "Auswirkungen, Anpassung und Verwundbarkeiten" und Arbeitsgruppe 3 mit der "Verminderung des Klimawandels". Das Hauptziel der Task Force besteht in der Entwicklung und Verfeinerung einer Methode zur Berechnung von und Berichterstattung über nationale THG-Emissionen und -Entnahmen. Zusätzlich zu den Arbeitsgruppen und der Task Force können weitere Task Forces und Leitungsgremien eingerichtet werden, um bestimmte Themen für einen begrenzten Zeitraum oder auch länger zu behandeln. Arbeitsgruppe 1: www.ipcc-wg1.unibe.ch/index.html Arbeitsgruppe 2: www.ipcc-wg2.gov/ Arbeitsgruppe 3: www.ipcc-wg3.de/ Quelle: Deutsche IPCC Koordinierungsstelle
CO2
Kohlenstoffdioxid. Ein Gas, welches zu ca 0,4% in der Erdatmosphäre vorkommt, bildet den Grundstock für pflanzliches Leben und pflanzliche Biomasse. Es entsteht z.B. bei der Verbrennung (Oxidation) von Kohlenstoff mit Sauerstoff. Durch seine Wirkung als Treibhausgas und der massiven Freisetzung bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe ist es mit hoher Wahrscheinlichkeit der wichtigste Auslöser des Klimawandels.
HC = hydrocarbons, zu deutsch: Kohlenwasserstoffe. Als Kohlenwasserstoffe werden in der Chemie Verbindungen bezeichnet, die ausschließlich Kohlenstoff (C) und Wasserstoff (H) im Molekül enthalten.
CO
= Kohlenstoffmonoxid. Eine chemische Verbindung aus Kohlenstoff und Sauerstoff und gehört damit neben Kohlenstoffdioxid zur Gruppe der Kohlenstoffoxide. Es ist ein farb-, geruch- und geschmackloses Gas. Kohlenstoffmonoxid beeinträchtigt die Sauerstoffaufnahme von Menschen und Tieren. Schon kleine Mengen dieses Atemgiftes haben Auswirkungen auf das Zentralnervensystem.
Es entsteht bei der unvollständigen Oxidation von kohlenstoffhaltigen Substanzen. Dies erfolgt zum Beispiel beim Verbrennen dieser Stoffe, wenn nicht genügend Sauerstoff zur Verfügung steht oder die Verbrennung bei hohen Temperaturen stattfindet. Kohlenstoffmonoxid selbst ist brennbar und verbrennt mit Sauerstoff zu Kohlenstoffdioxid. Hauptquelle für die CO-Belastung der Luft ist der Kfz-Verkehr.
NOx = Stickoxide. Ist die Sammelbezeichnung für die Oxide des Stickstoffs. Die wichtigsten Stickoxide sind Stickstoffmonoxid und Stickstoffdioxid. Es sind gasförmige Verbindungen, die sich nur wenig in Wasser lösen. Die wichtigsten Stickoxid-Quellen sind natürliche Vorgänge, wie z. B. mikrobiologische Umsetzungen im Boden, sowie Verbrennungsvorgänge bei Kraftwerken, Kraftfahrzeugen und industrielle Hochtemperaturprozesse, bei denen aus dem Sauerstoff und Stickstoff der Luft Stickoxide entstehen. Stickstoffdioxid ist ein Reizstoff, der die Schleimhäute von Augen, Nase, Rachen und des Atmungstraktes beeinträchtigt.
Betriebskosten Betriebskosten sind laufende Aufwendungen, die im Zusammenhang mit der Erbringung von Verkehrsleistungen entstehen. Hierzu zählen bspw. Aufwendungen für Energie, Personal, Trassen- oder Mautgebühren.
ICAO
Die International Civil Aviation Organization (ICAO) ist die Internationale Zivilluftfahrtorganisation zur Vereinheitlichung und Regelung der Zivilluftfahrt durch Veröffentlichungen von Richtlinien und Empfehlungen.

Auszug aus dem Forschungs-Informations-System (FIS) des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur

https://www.forschungsinformationssystem.de/?253111

Gedruckt am Freitag, 18. Oktober 2019 11:14:12