Zehn junge Wissenschaftler und Doktoranden vom Institut für Physik der Atmosphäre des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Oberpfaffenhofen und dem Institut für Umweltphysik der Universität Bremen haben seit 2004 den Einfluss von Schiffsemissionen auf die Atmosphäre und das Klima untersucht. Der Abschlussbericht liegt nun vor: Die ausgestoßenen Schwebeteilchen wirken zwar der globalen Erwärmung entgegen, verschmutzen aber die Luft.

Messergebnisse: Die Ergebnisse der SeaKLIM-Gruppe sind überraschend. Im Jahr 2000 etwa stammten rund 800 Millionen Tonnen Kohlenstoffdioxid (CO2) von Schiffsmotoren. Damit entlässt die internationale Schifffahrt etwa soviel CO2-Emissionen in die Atmosphäre wie die Luftfahrt. Mit mehr als 20 Millionen Tonnen Stickoxid (NOx) übertrifft die Schifffahrt den Luftverkehr um das Zehnfache und mit rund 12 Millionen Tonnen Schwefeldioxid (SO2) sogar um das Hundertfache. Auswirkungen auf das Weltklima können daher nicht ausgeschlossen werden.
Methode: Für ihre Studie nutzten die Nachwuchswissenschaftler die Daten des SCIAMACHY-Spektrometers - ein Sensor auf dem europäischen Umweltsatelliten Envisat, der laufend aktuelle Erdbeobachtungsdaten liefert. Anhand dieser Daten konnte die SeaKLIM-Gruppe erhöhte Stickoxid-Konzentrationen entlang von Hauptschifffahrtsrouten zeigen. Zur weiteren Auswertung und Analyse der biochemischen Prozesse in der Atmosphäre setzen die DLR-Wissenschaftler komplexe Computermodelle ein. So gelang es der Forschergruppe erstmals detailliert und unabhängig die durch den Schiffsverkehr verursachte Luftverschmutzung zu bestimmen.
Klimaretter Schwefeldioxid? Durch die Emission des Treibhausgases CO2 trägt der Schiffsverkehr zur globalen Erwärmung bei. Die hohe Konzentration von SO2-Abgasen wirkt dem entgegen - wenngleich nur auf den ersten Blick. Schwefeldioxid und andere schwefelhaltige Verbindungen reagieren in der Atmosphäre zunächst zu Schwefelsäure. Zusammen mit Wasser bildet die Schwefelsäure dann winzige schwefelhaltige Tröpfchen, so genannte Aerosole. Diese Aerosole verändern die Eigenschaften der Wolken - sie bewirken eine "Aufhellung" der Wolken, die dadurch mehr Sonnenlicht ins All zurückstreuen können als im natürlichen Zustand. Die Wärmeenergie der Sonne gelangt dadurch nicht mehr zur Erdoberfläche. SO2-Emssionen bedingen somit einen Temperaturrückgang. Zudem können die schwefelhaltigen Schiffsemissionen zur Bildung künstlicher Wolken, so genannter "ship tracks" führen.
Der Temperaturrückgang erscheint in der Klimabilanz zunächst positiv, doch der Effekt tritt nur lokal auf und ist zeitlich sehr beschränkt: Die Lebenszeit der Aerosole beträgt lediglich einige Tage, während sich Kohlenstoffdioxid über hundert Jahre in der Atmosphäre hält. Ebenso ist zu berücksichtigen, dass SO2-Emissionen zu einer massiven Verschmutzung der Luft in Küstennähe beitragen, insbesondere in den Häfen.
Ausblick: Die fünfjährige Projektförderung von SeaKLIM übernahmen das DLR und die Helmholtz-Gemeinschaft zu gleichen Teilen mit insgesamt 250.000 Euro pro Jahr. Im Rahmen dieser Förderung konnte die Nachwuchsgruppe einen Forschungsbeitrag für den Klimaschutz leisten. Nicht zuletzt ihren Studien ist es zu verdanken, dass die internationale Schifffahrt verschärften Regeln zur Minimierung von SO2-Emissionen entgegenblickt. In den Sonderzonen der Schifffahrt wurde bereits der Grenzwert für den Schwefelgehalt im Schiffstreibstoff um ein Drittel, auf 1,0 Prozent reduziert. Ab 2015 darf der Anteil von Schwefel nicht mehr als 0,1 Prozent in diesen geschützten Bereichen betragen. Als eigenständiges Projekt hat SeaKLIM zur zweiten Treibhausgas-Studie der International Maritime Organization (IMO) beigetragen und arbeitet auch künftig an Emissions-Szenarien des Schiffsverkehrs zum Schutz von Atmosphäre und Klima.

Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) www.dlr.de

Von Bernadette Jung und PD Dr.rer.nat. Veronika Eyring

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