Arbeitsgemeinschaft Deutscher Verkehrsflughäfen

Die Troposphäre ist die Wetterküche der Atmosphäre. Da die Temperatur mit zunehmender Höhe rasch absinkt – je 1.000 Meter um sechs bis sieben Grad – und die in Bodennähe erwärmte Luft aufsteigt, findet in der untersten Atmosphärenschicht eine ausgeprägte vertikale Durchmischung statt. Weltumspannende Windsysteme sorgen für die horizontale Durchmischung. In die Troposphäre eingebrachte Schadstoffe werden in der Regel innerhalb kurzer Zeit vom Regen ausgewaschen. Dadurch beschränkt sich die Verweildauer der Schadstoffe in dieser Atmosphärenschicht meist auf wenige Tage.

Zwischen Troposphäre und Stratosphäre erreicht die Temperatur bei minus 50 bis minus 60 °C ein Minimum. Diese Zone relativ konstanter Temperatur nennt man Tropopause. Die Höhe der Tropopause schwankt mit der Jahreszeit. Im Mittel liegt sie bei 8 km über den Polen und 16 km über den Tropen. In mittleren geographischen Breiten beträgt die Tropopausenhöhe 10 bis 12 km.

In der Stratosphäre steigt die Temperatur aufgrund der Absorption ultravioletter Strahlung durch das stratosphärische Ozon mit zunehmender Höhe wieder an. Die Obergrenze der Stratosphäre ist erneut durch eine Umkehr des vertikalen Temperaturverlaufs gekennzeichnet. Den sich anschließenden Etagen der Lufthülle, Mesosphäre (50–90 km) und Thermosphäre (über 90 km), wird kein Einfluss auf das Klima beigemessen.

Klima und Klimatologie

Unter dem Begriff Klima versteht man das in einem bestimmten Gebiet über einen längeren Zeitraum betrachtete durchschnittliche Wetter. Das Klima wird durch verschiedenste, sehr komplexe Einflüsse bestimmt und hat sich im Laufe der Erdgeschichte häufig geändert. Es gab Eiszeiten mit wesentlich niedrigeren Durchschnittstemperaturen als heute, Warmzeiten mit wesentlich höheren Temperaturen, und es gab Zeiten gemäßigter Temperaturen, wie wir sie heute erleben.

Die Wissenschaftler versuchen, die Einflüsse auf das Erdklima in sog. Klimamodellen möglichst exakt abzubilden. Diese Modelle sind naturgemäß sehr kompliziert und noch längst sind nicht alle Wirkzusammenhänge hinreichend beschrieben worden.

Ziel der Klimatologie ist es, aus den Klimamodellen realistische Szenarien abzuleiten, um Aussagen über die zukünftig mögliche Entwicklung des Erdklimas zu gewinnen. Je weiter der Prognosehorizont solcher Aussagen in der Zukunft liegt, desto größer ist die in den Prognosen enthaltene Unsicherheit.

Da durch Verbrennung fossiler Energieträger, aber auch durch Freisetzung chemischer Produkte sowie durch die landwirtschaftliche Produktion, Abfalldeponien, großflächige Brandrodungen etc. verstärkt klimawirksame Spurengase freigesetzt werden, die sich in der Atmosphäre anreichern, wird mit einer künstlichen Verstärkung des natürlichen Treibhauseffektes gerechnet. Die Klimaforschung schätzt den Beitrag der einzelnen Treibhausgase zu diesem anthropogenen, d.h. durch menschliche Aktivitäten verursachten, zusätzlichen Treibhauseffekt wie folgt ab: Kohlendioxid (CO2) 58 %, Methan (CH4) 17 %, Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) 10%, Stickoxide (NOx) 5% und Sonstige 10% .

Der Zwischenstaatliche Ausschuss über Klimaänderungen IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) rechnet derzeit – bei Unterlassung von Gegenmaßnahmen – bis zum Jahr 2050 mit einem Anstieg der mittleren globalen bodennahen Lufttemperatur um 0,8 bis 2,6 Grad Celsius, ausgehend von 1990. Noch im Jahr 1990 war man von einem wesentlich stärkeren Temperaturanstieg ausgegangen. Begründet wird die Korrektur der eigenen Prognose mit der Weiterentwicklung der eingesetzten Rechenmodelle.
Das IPCC berechnete für das Jahr 1992 den Anteil des Luftverkehrs am anthropogenen Treibhauseffekt mit 3,5% (0,049 W m–2). Auf nahezu den gleichen Wert (0,048 W m-2) kamen des Forscher des DLR und weiterer Institute in der TRADEOFF 2004 - Studie, allerdings für das Jahr 2000. Dies bedeutet, dass der Einfluss des Luftverkehrs vom IPCC im Jahre 1992 überschätzt wurde, da der Luftverkehr von 1992 bis 2000 und die damit einhergehenden Klimawirkungen zugenommen haben. Der im Jahre 2007 veröffentlichte vierte IPCC-Report enthält keine spezifischen Aussagen zum Luftverkehr.

Ozon ist ein aus drei Sauerstoffatomen bestehendes Molekül (O3). Die Hauptmenge des atmosphärischen Ozons befindet sich in der Stratosphäre, wo es durch die photolytische Spaltung von Sauerstoff (O2) gebildet wird. Die Ozonmenge in der Troposphäre repräsentiert dagegen nur etwa ein Zehntel der atmosphärischen Ozongesamtsäule. Hauptquelle des troposphärischen Ozons ist die photochemische Bildung durch Kohlenwasserstoffe (CxHy) und Stickoxide (NOx).

Während überhöhte Ozonkonzentrationen in der Troposphäre negative Auswirkungen haben (Verstärkung des Treibhauseffektes sowie in Bodennähe Schleimhautreizungen beim Menschen und Schädigung von Pflanzen), wirkt es in der Stratosphäre als lebensnotwendiger Filter für die energiereiche UV-B-Strahlung der Sonne. Der Bereich der Stratosphäre, in dem der größte Teil des atmosphärischen Ozons enthalten ist, wird als Ozonschicht bezeichnet. Sie liegt etwa zwischen 20 und 30 Kilometer Höhe. In ihr wird der größte Teil der UV-B-Strahlung absorbiert und in Wärme umgewandelt.

Verringerungen der Ozongesamtsäulendichte haben Intensitätszunahmen der zellschädigenden UV-B-Strahlung am Erdboden zur Folge. 1985 wurde entdeckt, dass über der Antarktis während der Monate September und Oktober signifikante Abnahmen der Ozonkonzentration stattfinden. Dieses jährlich wiederkehrende »Ozonloch« wird durch Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) verursacht und ist nicht, wie ursprünglich angenommen, mit dem Luftverkehr in Verbindung zu bringen.