Klimawandel könnte das Risiko von Vereisung für die Luftfahrt auf andere Höhenlagen und Jahreszeiten verlagern.

Ein Bericht der Agentur der Europäischen Union für Flugsicherheit zeigt, dass der Klimawandel die Häufigkeit, Höhe und Schwere von Vereisungsbedingungen, die Flugzeuge betreffen, verändern kann. Die verfügbaren Daten sind jedoch unzureichend für feste Prognosen, und die EASA fordert bessere Beobachtungen, genauere Klimamodelle und eine Bewertung, wie sich die Exposition der Flugrouten gegenüber diesem Risiko verändert.

Klimaveränderungen könnten die Orte, Höhen und Jahreszeiten verändern, in denen Flugzeuge auf Vereisungsbedingungen stoßen, aber die verfügbaren Daten erlauben noch nicht, mit ausreichender Genauigkeit festzustellen, wie sich das Risiko entwickeln wird. Ein Bericht der Agentur der Europäischen Union für Flugsicherheit, EASA, stellt fest, dass vorläufige Studien mögliche Veränderungen in der Häufigkeit und Schwere von Vereisungen anzeigen und eine neue Forschungsphase fordert, die die Entwicklung des Klimas mit der tatsächlichen Exposition der Luftfahrt verknüpft.

Zusammenfassung

1. Atmosphärische Vereisung kann die Tragfähigkeit und Kontrolle des Flugzeugs beeinträchtigen, Sensoren blockieren und die Leistung oder Funktion der Triebwerke verringern.

2. Die analysierten Forschungen deuten darauf hin, dass in einem wärmeren Klima einige Bedingungen, die Vereisung begünstigen, in höhere Höhen wandern und ihre saisonale Verteilung verändern könnten.

3. Eine in dem Bericht zitierte vorläufige europäische Studie zeigt eine geringere Häufigkeit von Vereisungsbedingungen im Winter und eine höhere im Sommer, aber die EASA betont, dass die Beweise noch zu begrenzt sind, um feste Schlussfolgerungen zu ziehen.

4. Die Prognose hat sich verbessert, aber die Modelle haben weiterhin Schwierigkeiten bei der Schätzung der Schwere von Vereisungen und von Bedingungen mit Eiskristallen in großen Höhen.

5. Der Bericht empfiehlt die Entwicklung besserer Datenbanken, die Nutzung von Informationen direkt von Flugzeugen und klimatologischen Studien, die die Entwicklung der Vereisung mit den tatsächlich betriebenen Routen der kommerziellen Luftfahrt vergleichen.

Vereisung tritt auf, wenn die atmosphärischen Bedingungen die Bildung oder Ansammlung von Eis auf den Oberflächen oder in den Komponenten eines Flugzeugs ermöglichen. Das Phänomen kann überhitzte Wassertröpfchen beinhalten, die beim Kontakt gefrieren, Eiskristalle oder Kombinationen aus beidem, und die Folgen variieren je nach Flugzeugtyp, Flugphase und Eigenschaften der durchflogenen Wolke.

Die Ansammlung von Eis auf den Flügeln kann die Tragfähigkeit verringern und den Luftwiderstand erhöhen, und ihre Bildung in der Nähe der Steuerflächen kann die Manövrierfähigkeit beeinträchtigen. Eis kann auch die Sonden blockieren, die Druck oder Temperatur messen, was zu falschen Anzeigen für die Besatzung und die automatischen Systeme führt, während die Ansammlung in den Triebwerken zu Leistungsverlusten, Vibrationen, Beschädigungen der Kompressoren oder in schweren Fällen zum Triebwerksausfall führen kann.

Das Risiko ist nicht für alle Flugzeuge gleich. Der Bericht zeigt, dass kleine Flugzeuge und Hubschrauber im Allgemeinen empfindlicher sind als große Flugzeuge, sowohl weil sich Eis proportional effizienter auf kleinen Oberflächen ansammeln kann, als auch weil sie weniger Leistung zur Verfügung haben, um die Leistungseinbußen auszugleichen. Das Annähern und Warten in niedrigen Höhen kann ebenfalls zu verletzlicheren Phasen werden, da das Flugzeug mit geringeren Geschwindigkeiten operiert.

Die Luftfahrt bewältigt diese Bedingungen durch die Kombination von Design und Zertifizierung von Flugzeugen, Anti-Eis- und Enteisungssystemen, Wettervorhersagen und Betriebsverfahren. Piloten können die Höhe oder den Kurs ändern, um gefährliche Bereiche zu vermeiden, und Flughäfen in kalten Regionen verwenden Enteisungsgeräte und -flüssigkeiten vor dem Start.

Der EASA-Bericht analysiert jedoch, ob die meteorologischen Voraussetzungen, auf denen dieses System basiert, gleich bleiben werden, während das Klima sich erwärmt. Zu diesem Zeitpunkt ist die Antwort nicht ausreichend gut bekannt, um eine eindeutige Prognose über die zukünftige Vereisung zu ermöglichen.

Vorhandene Studien zeigen, dass die Erwärmung die Höhe verschieben kann, in der Temperaturen auftreten, die die Bildung von Eis begünstigen. Für Europa hat eine vorläufige Analyse, die auf vier Klimamodellen basiert, eine allgemeine Verschiebung der Bedingungen, die Vereisung begünstigen, in höhere Höhen identifiziert und geografische Verteilungänderungen, zusammen mit einer Verringerung der Häufigkeit im Winter und einer Zunahme im Sommer.

Diese Ergebnisse erlauben jedoch nicht die Schlussfolgerung, dass das Fliegen in Europa insgesamt gefährlicher wird aufgrund von Vereisung. Der Bericht betont, dass die Forschung zur zukünftigen Entwicklung der Vereisung in den Höhen, in denen Flugzeuge operieren, sehr begrenzt ist, und das Vertrauen in Prognosen über die Auswirkungen auf den Luftverkehr bleibt gering.

Einige Veränderungen können sogar in unterschiedliche Richtungen gehen. Forschungen zu gefrorenen Niederschlägen deuten auf eine mögliche Verringerung der Tage mit solchen Bedingungen in Teilen Mitteleuropas und Osteuropas hin, während andere Regionen oder Höhen eine Zunahme verzeichnen können. Im Norden Europas beispielsweise erwarten die analysierten Studien weniger Vereisung in der Nähe der Oberfläche in vielen Gebieten, aber die Bedingungen können in nördlichen und bergigen Regionen bestehen bleiben.

Ein Problem ist, dass die Erwärmung nicht nur die Temperatur verändert. Die Menge an Feuchtigkeit in der Atmosphäre, die Eigenschaften der Wolken, die Konvektion und die Verteilung von Tropfen und Eiskristallen können sich gleichzeitig entwickeln, und dies sind genau die Variablen, die bestimmen, ob eine Wolke gefährliche Vereisung produziert oder nicht.

Der Bericht legt besonderes Augenmerk auf Bedingungen mit großen überhitzten Wassertröpfchen, wie Regen und gefrorenen Nieselregen. Größere Tropfen können über die geschützten Oberflächen eines Flugzeugs gelangen und Eis in Bereichen bilden, für die die üblichen Schutzsysteme weniger effektiv sind.

Ein weiteres unterschiedliches Risiko tritt in großen Höhen in der Nähe konvektiver Systeme auf, wo hohe Konzentrationen von Eiskristallen die Triebwerke und bestimmte Instrumente beeinträchtigen können. Kristalle können in den Motor eindringen, sich in den wärmeren Bereichen schmelzen und in anderen Komponenten wieder gefrieren, wo die resultierenden Ansammlungen den Luftstrom stören oder den Kompressor beschädigen können.

Diese Bedingungen sind mit dem Bordwetterradar schwer direkt zu erkennen. Wolken mit hohen Konzentrationen von Eiskristallen können viel schwächere Radarsignale erzeugen als flüssige Niederschläge, sodass ein Flugzeug ein relevantes Risiko sogar in Bereichen antreffen kann, in denen das Radar in der Reiseflughöhe keine starke Reflektivität anzeigt.

Die Prognosesysteme haben sich im letzten Jahrzehnt erheblich verbessert, insbesondere aufgrund der höheren Auflösung der Modelle und detaillierteren Darstellungen der Prozesse in Wolken. Dennoch zeigt der Bericht, dass die Bestimmung der Schwere weiterhin viel schwieriger bleibt als die Identifizierung der Wahrscheinlichkeit, dass Vereisung auftritt.

Das Feedback von europäischen Wetterdiensten zeigt ein zusätzliches Problem: Einige Modelle neigen dazu, moderate Bedingungen zu überschätzen und schwere Vereisung zu unterschätzen. Die Bewertung der Genauigkeit ist ihrerseits schwierig, da die Anzahl der objektiven Beobachtungen in der Atmosphäre gering ist und die Berichte der Piloten von der Art des Flugzeugs, der Wahrnehmung der Besatzung und den bereits ergriffenen Vermeidungsmaßnahmen abhängen können.

Der Bericht empfiehlt eine systematischere Nutzung von Daten, die direkt von im Dienst befindlichen Flugzeugen stammen. Anonymisierte Informationen aus Triebwerken, Signale von Vereisungsdetektoren und anderen Messgeräten könnten mit meteorologischen Beobachtungen kombiniert werden, um die Modelle zu überprüfen und zu verbessern.

EASA schlägt auch die Entwicklung von klimatologischen Studien vor, die nicht ausschließlich das Auftreten des Phänomens verfolgen, sondern es mit den Routen vergleichen, die Flugzeuge tatsächlich betreiben. Die Autoren sagen, dass sie keine Forschungen identifiziert haben, die die Klimatologie der Vereisung mit den Luftverkehrsdaten kombinieren, was die Messung der tatsächlichen Veränderung der Exposition der Luftfahrt im Laufe der Zeit erschwert.

Eine solche Analyse würde es ermöglichen, zwischen zwei Entwicklungen zu unterscheiden: der Veränderung der atmosphärischen Bedingungen in einer bestimmten Region und der Veränderung des Risikos, dem Flugzeuge tatsächlich ausgesetzt sind. Ein Bereich kann mehr Bedingungen begünstigen, die Vereisung fördern, ohne dass die Exposition der Luftfahrt in dem gleichen Maße zunimmt, wenn die Routen unterschiedlich sind, und die umgekehrte Situation ist ebenso möglich.

Der Bericht empfiehlt zwei Hauptarbeitsrichtungen. Die erste zielt darauf ab, die Indikatoren für Vereisung, Beobachtungen und die Fähigkeit zur Schätzung der Schwere zu verbessern, während die zweite die Nutzung dieser Instrumente zur Untersuchung historischer Trends und zur Erstellung zukünftiger Klimaprognosen umfasst.

Bis diese Analysen verfügbar sind, betrachtet die EASA mögliche Veränderungen in der Häufigkeit, Höhe und Schwere von Vereisungen als ein Risiko, das besser gemessen werden muss, nicht als eine bereits nachgewiesene Verschlechterung der Sicherheit der europäischen Luftfahrt.

Der Bericht wurde im Rahmen des European Network on Impact of Climate Change on Aviation erstellt, einem Netzwerk der EASA, das Behörden, Hersteller, Betreiber, Wetterdienste und Forscher zusammenbringt, um die Auswirkungen des Klimawandels auf die Luftfahrt zu untersuchen.

Die Bewertung stellt fest, dass die Mechanismen, durch die Eis Flugzeuge beeinträchtigt, gut bekannt sind und dass die Luftfahrt über Systeme für Design, Zertifizierung und Betrieb verfügt, um dieses Risiko zu managen. Die Unsicherheit betrifft in erster Linie, wie sich die atmosphärische Umgebung, in der diese Systeme funktionieren müssen, in den kommenden Jahrzehnten verändern wird.

Die verfügbaren Beweise deuten auf mögliche Veränderungen in der Häufigkeit, Höhe und Schwere von Vereisungsbedingungen hin, aber der Bericht stellt nicht fest, dass diese gleichmäßig zunehmen werden, noch quantifiziert er eine zukünftige Zunahme von Unfällen oder Vorfällen. Die empfohlene Priorität ist der Aufbau der notwendigen Daten, damit diese Veränderungen gemessen und in Sicherheitsbewertungen und in die operative Planung einbezogen werden können.