CO2- und nicht CO2-Emissionen der Luftfahrt

Das Wichtigste in Kürze

Die Luftfahrt ist klimawirksam. Sie trägt zur Erwärmung des globalen Klimas bei.
Im Fokus der Klimawirkung stehen die CO2-Emissionen. Einmal ausgestossen, wirkt CO2 bis zu mehreren Hundert Jahren.
Hinzu kommen Nicht-CO2-Emissionen wie Wasserdampf, Stickoxide, Schwefeldioxid und Russ. Diese erzeugen auf grosser Höhe zusätzliche erwärmende und kühlende Effekte.
Die langfristige Klimastrategie des Bundesrats bezieht sowohl die CO2- als auch die Nicht-CO2-Emissionen mit ein. Entsprechend werden Massnahmen umgesetzt, um die erwärmenden Nicht-CO2-Emissionen zu reduzieren.
Die Internationale Zivilluftfahrtorganisation ICAO setzt sich das Langfristziel von Netto Null CO2-Emissionen bis 2050.
Mit nachhaltigen Flugtreibstoffen, optimierter Flugzeugtechnologie und Flugverkehrsplanung, dem Einsatz von Negativemissionstechnologien (BAFU) sowie marktbasierten Massnahmen kann die Luftfahrt das Netto-Null-CO₂-Ziel erreichen.

Um was es geht

Flugzeuge stossen bei der Verbrennung von Treibstoff CO2 und weitere Abgase aus. Das CO2 trägt zur Erwärmung der Erde bei. Entsprechend ihrem Treibstoffverbrauch hat die Luftfahrt insgesamt einen Anteil von zwei bis drei Prozent am globalen Treibhausgasausstoss. Nicht-CO2-Emissionen tragen zur Erwärmung und Abkühlung der Erde bei – global insgesamt zu einer zusätzlichen Erwärmung.

Jeder kohlenstoffhaltige Treibstoff erzeugt bei der Verbrennung CO2. Das CO2 häuft sich in der Atmosphäre an und verstärkt den Treibhauseffekt. Jede Tonne CO2 erwärmt das Klima. Einmal ausgestossen, kann es bis zu mehreren Hundert Jahren wirken. Der CO2-Ausstoss ist direkt aus Treibstoffzusammensetzung und -verbrauch bestimmbar. Hauptmassnahme gegen den Klimaeffekt ist, den Ausstoss von fossilem CO2 zu beenden.
Wasserdampf, Stickoxide, Schwefeldioxid und Russ erzeugen auf grosser Höhe zusätzliche kurzfristige Klimaeffekte. Sie können wärmend und kühlend wirken. Für die Nicht-CO2-Effekte spielen das Wetter, die Flugroute, die Tageszeit und die eingesetzten Triebwerke eine Rolle. Die grössten Nicht-CO2-Effekte stammen von langlebigen Kondensstreifen sowie von Stickoxid-Emissionen.
Wenn Flugzeuge auf grosser Höhe fliegen und Russpartikel ausstossen, können sie Kondensstreifen verursachen. Aus den Kondensstreifen können Cirrus-Wolken entstehen mit erwärmenden und kühlenden Effekten. Der globale Luftverkehr verursacht insgesamt einen erwärmenden Effekt. Anders sieht es bei Einzelflügen aus. Ein Beispiel: Kondensstreifen die tagsüber am blauen Himmel stehen, sind in der Regel kühlend. Und: Global erzeugen nur etwa 14% der Flüge Kondensstreifen mit einem insgesamt erwärmenden Effekt. Dabei sind nur etwa zwei Prozent der Flüge nach heutigem Wissen für mehr als 80% der wärmenden Effekte verantwortlich. Diese Flüge stehen bei den Reduktionsmassnahmen im Fokus.
Die genaue Quantifizierung der Nicht-CO2-Effekte ist schwierig. Es ist jedoch davon auszugehen, dass diese Klimaeffekte global mindestens ähnlich stark wie jene der CO2-Emissionen sind.
Global gesehen sind Stickoxid-Emissionen von Flugzeugen heute erwärmend.
Die CO2-Emissionen eines Fluges lassen sich direkt aus dem Treibstoffverbrauch berechnen. Modelle erlauben es, die Klimawirkung abzuschätzen. Eine Tonne CO2 aus einem Flugzeugtriebwerk erzeugt die gleiche Wirkung wie eine Tonne CO2 aus einer anderen Quelle wie eine Heizung oder der Autoverkehr. Das Treibhausgasinventar der Schweiz listet die Treibhausgasemissionen des Luftverkehrs ab Schweiz auf.
Es ist aktuell noch schwierig, die Menge der im Reiseflug ausgestossen Nicht-CO2-Emissionen zu bestimmen. Abgasmessungen an Triebwerken müssen in Prüfstanden am Boden erfolgen; die Emissionen verändern sich aber, wenn das Triebwerk auf grosser Höhe im Reiseflug läuft. Die Nicht-CO2-Emissionsmengen sind nicht proportional zum Treibstoffverbrauch. Bei den heutigen Flugzeugen können sich Triebwerke in diesen Mengen stark unterscheiden. Das BAZL engagiert sich international dafür, dass die Emissionsunterschiede transparent werden und die internationalen Normen dafür sorgen, dass sich alle Triebwerksentwicklungen in Richtung tiefere Nicht-CO2-Emissionen bewegen.
Die Bestimmung der Klimawirkungen aus Nicht-CO2-Emissionen ist komplex. Die Erklärung: Die Effekte weisen sowohl erwärmende wie kühlende Komponenten auf; der Zustand und die Zusammensetzung der Umgebungsluft spielen eine grosse Rolle. Klimamodelle müssen hier mit vielen Annahmen arbeiten.
Das BAZL publiziert sowohl die Berechnung der jährlichen fossilen CO2-Emissionen des Luftverkehrs ab Schweiz wie auch eine Schätzung der jährlichen Nicht-CO2-Emissionen, welche auf grosser Höhe ausgestossen werden (Schweizerische Zivilluftfahrtstatistik 2023: 7. Treibstoffverbrauch und Schadstoffemissionen). So ist es möglich, neben der fossilen CO2-Reduktion auch die Entwicklung der Nicht-CO2-Emissionen zu verfolgen.
Die langfristige Klimastrategie des Bundesrats macht konkrete Aussagen zu CO2-Emissionen und Nicht-CO2-Effekten. Der internationale Luftverkehr ab der Schweiz soll im Jahr 2050 netto möglichst keine klimawirksamen Emissionen mehr verursachen. Konkret:
• Die fossilen CO2-Emissionen betragen Netto-Null.
• Die übrigen Klimawirkungen (Nicht-CO2-Emissionen und erwärmende Effekte) sinken oder werden mit anderen Massnahmen ausgeglichen. Zentral dabei sind nachhaltige Treibstoffe (Sustainable Aviation Fuels). Der vermehrte Einsatz von nachhaltigen Treibstoffen wird künftig die fossilen CO2-Emissionen und die Klimawirkung der Nicht-CO2-Emissionen reduzieren. Darüber hinaus braucht es weitere Massnahmen, die nachfolgend aufgeführt sind.
- Entwicklung einer Messung und Begrenzung von ausgestossenen Russpartikeln
- Anpassungen bei den Treibstoffen: Die Verwendung von nachhaltigen Treibstoffen (Sustainable Aviation Fuels SAF) ist eine Win-Win-Situation. Denn: Neben den fossilen CO2-Emissionen sinken auch die Nicht-CO2-Emissionen. SAF reduzieren Russpartikel und Schwefeldioxid. Die Kondensstreifen werden dank SAF für die Wärmestrahlung durchlässiger, was den wärmenden Anteil reduziert.
- Anpassung bei den Flugoperationen: Würde die Bildung von langlebigen Kondensstreifen zur Nachtzeit vermieden, könnte die Wolkenbildung durch Flugzeuge insgesamt kühlend wirken. Die Zonen, wo sich stark erwärmende Kondensstreifen bilden können, sind oft nur wenige Hundert Meter dick und räumlich begrenzt. Das wirkungsvollste Mittel, um sie zu meiden, ist die Anpassung der Flughöhe. Aber Achtung: Fliegt ein Flugzeug zu weit weg von der optimalen Flughöhe oder dem Flugweg, steigt der Treibstoffverbrauch; es wird mehr CO2 ausgestossen. Der Knackpunkt ist, die Temperatur und die Feuchtigkeit in Echtzeit auf den betroffenen Flughöhen (meist über 8000 Meter) genau zu kennen. Das BAZL engagiert sich deshalb dafür, dass die Messung auf den Flugzeugen und die Datenübermittlung und -verarbeitung in den Flugverkehrsleitungen zuverlässig und zeitgerecht erfolgen können.