In den letzten Jahren berichteten Piloten immer häufiger über Turbulenzen während des Fluges. Zwei britische Klimaforscher haben nun in einer Studie gezeigt, dass die Turbulenzen im nordatlantischen Flugverkehr zunehmen und bis 2050 doppelt so häufig auftreten werden. Da die Turbulenzen auch heftiger ausfallen, wird sich der Komfort für Passagiere und Besatzung beträchtlich reduzieren. Doch ist zu befürchten, dass die Gefahr von starken Turbulenzen im gesamten Luftraum signifikant steigen wird.

In der britischen Studie wurde nur der mit 300 Flügen pro Tag stark frequentierte Nordatlantik untersucht. Dabei simulierten sie mit einem Klimamodell den CO2  Gehalt vor der industriellen Revolution. Dann ließen sie den CO2  Gehalt stufenweise ansteigen bis zum 2-fachen des Ausgangswertes. Sie gingen von einem mittleren Anstieg der Treibhausgas-Emissionen aus, dem sogenannten A1B Szenario. Nach diesem Szenario dürfte der doppelte CO2 Gehalt etwa zur Mitte des Jahrhunderts erreicht werden.

Mit 21 Turbulenz-Modellen wurden nun die Auswirkungen des CO2 Anstieges simuliert. Die Ergebnisse waren ernüchternd: 20 Modelle ergaben einen Anstieg der mäßigen bis starken Turbulenz um 40 bis 170%. Die meisten lagen bei 100%, was einer Verdoppelung der turbulenten Ereignisse entspricht. Die Intensität der Turbulenzen könnte dabei bis 40% zunehmen.
Die Forscher beschränkten sich in ihrer Studie auf den Strahlstrom (Jet Stream), ein Starkwindfeld in 8 bis 12 km Höhe. Vor allem dort tritt die sogenannte Clear Air Turbulence (CAT) auf, die bis heute kaum vorherzusagen ist und auch vom Piloten nicht erkannt werden kann.

Für die Forscher war damit klar, dass die Berichte der Piloten einen eindeutigen Trend zeigen. Doch werden sich nicht nur Passagiere und Besatzung auf häufigeres Durchschütteln einstellen müssen, auch die Fluglinien werden auf die sich ändernden Bedingungen reagieren müssen:

  • Die Flugzeiten verlängern sich
  • Der Treibstoffverbrauch steigt
  • Die Kosten steigen
  • Die Emissionen nehmen zu.

Der Flugverkehr ändert durch seine Emissionen das globale Klima. Jetzt zeigt die Studie, dass das Ganze auch umgekehrt funktioniert: der Klimawandel beeinflusst den Flugverkehr. Man kann auch ironisch feststellen: Die Natur schlägt zurück!

In dem Artikel „Wenn der Kaffee aus der Tasse schwappt“ wurden die verschiedenen Arten von Turbulenz vorgestellt. Grundsätzlich gilt: Die Luft befindet sich in turbulentem Zustand! Auch wenn wir das Gefühl haben, es sei windstill, bewegt sich die Luft. Und wenn sie sich bewegt, dann ist sie turbulent. Das bedeutet, dass wir jederzeit und an jedem Ort mit Turbulenzen rechnen müssen.
Durch den Klimawandel passiert nun zweierlei:

  • Die Luft wird wärmer.
  • Wärmere Luft kann mehr Wasserdampf speichern.

Das bedeutet, dass die in einem Luftvolumen verfügbare Energie zunimmt und zwar auf zweierlei Art und Weise:

  • Wird Luft erwärmt, nimmt die Energie im Luftvolumen zu. Das ist das Prinzip der Dampfmaschine oder des Verbrennungsmotors, wo die Luft so stark erhitzt wird, dass durch die Ausdehnung der heißen Luft ein Kolben bewegt wird.
  • Wird die Luft wärmer, verdunstet mehr Wasser. Dafür ist Energie notwendig, die dem Wärmevorrat des Luftvolumens entnommen wird. Je wärmer die Luft ist, umso mehr Wasserdampf kann die Luft aufnehmen. Kondensiert nun der Wasserdampf zu kleinen Wassertröpfchen, wird die Energie wieder frei, die vorher zum Verdunsten benötigt wurde und die Luft erwärmt sich.

Die Luft enthält also zwei unterschiedliche Energievorräte:

  • Der Energievorrat, der durch die Temperatur der Luft bestimmt wird. Da die Lufttemperatur als kalt oder warm empfunden wird, nennt man das die fühlbare Wärme.
  • Der Energievorrat, der durch den Wassergehalt der Luft bestimmt wird. Da die Energie zum Verdunsten wie auch der entsprechende Energiegewinn beim Kondensieren im Wasser gebunden (lat.: latent) ist, wird das als latente Wärme bezeichnet.

Fühlbare wie auch latente Wärme steigen nun in einer sich erwärmenden Welt, d.h. die beiden Energievorräte steigen immer weiter an. Nun kann Energie nicht verschwinden, sondern sich nur in eine andere Form verwandeln. Erinnern wir uns der Tatsache, dass die Luftströmung – auch wenn sie noch so schwach erscheint – grundsätzlich turbulent ist, dann dürfte klar sein, dass die turbulenten Erscheinungen sich häufen und Stärke und Intensität zunehmen werden.

Die Studie der britischen Wissenschaftler beschäftigte sich hauptsächlich mit dem Strahlstrom, weil dort durch die hohen Windgeschwindigkeiten von 100 km/h bis über 300 km/h die turbulenten Erscheinungen besonders häufig und stark anzutreffen sind. Aus dem oben Gesagten dürfte aber auch klar sein, dass in Zukunft im gesamten Luftraum zu allen Jahreszeiten die Gefahr von Turbulenzen signifikant zunehmen wird, egal ob bei Transatlantikflügen in großen Höhen, beim Landeanflug oder bei Flügen mit kleinen VFR Maschinen.

Der Originalbericht "Intensification of winter transatlantic aviation turbulence in response to climate change", von Paul D. Williams & Manoj M. Joshi, ist erschienen in Nature Climate Change, 08. April 2013 (online).

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11. Februar 2020

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