Ja, Flugflüge werden holpriger: Hier ist der Grund dafür

Jul 29, 2023

Turbulenzen in klarer Luft werden mit der Erwärmung der Atmosphäre häufiger und intensiver

Es ist ein vollkommen sonniger Tag mit einem klaren blauen Himmel. Der Pilot hat gerade angekündigt, dass Ihr Flug die Reiseflughöhe erreicht hat, daher wurde das Sicherheitsgurtzeichen ausgeschaltet. Passagiere bewegen sich in der Kabine. Plötzlich beginnt das Flugzeug zu wackeln. Sie greifen instinktiv nach der Armlehne Ihres Stuhls. Passagiere, die aufgestanden sind, machen sich bereit. Ein Baby fängt an zu weinen.

Eine Minute später vergeht der Alarm, Ihr Körper entspannt sich und Sie atmen tief aus. Dann fällt das Flugzeug wie ein Stein. Dein Magen springt in deine Kehle. Aber draußen gibt es keinen Sturm, nicht einmal Wolken. Was ist los?

Diese sogenannten Klarluftturbulenzen werden durch chaotisch wirbelnde Luftflecken innerhalb der Jetstreams der Welt verursacht – starke Luftströmungen, die den Globus von West nach Ost umkreisen und die wir auf Wetterkarten als breite, sich krümmende Wellenlinien sehen Nieder- und Hochdruckzentren. Fluggesellschaften fliegen gern innerhalb dieser sich schnell bewegenden Luftbänder, um die Geschwindigkeit zu erhöhen und die Reisezeit zu verkürzen, wenn die Bänder nahe genug an der gewünschten Flugrichtung liegen. Die für das Auge unsichtbaren Wirbel schlagen auf die Flügel eines Flugzeugs ein. Und wenn die Stöße stark genug sind, wird das Flugzeug ruckartig nach oben oder unten geschleudert. Passagiere erstarren, Flugbegleiter stolpern. In den letzten vier Jahrzehnten haben die Turbulenzen bei klarer Luft in verschiedenen Regionen der Welt um bis zu 55 Prozent zugenommen. Modelle prognostizieren für die nächsten 30 bis 60 Jahre einen weiteren Anstieg um 100 bis 200 Prozent. Jedes Mal, wenn das Klopfen auftritt, schlägt es ohne Vorwarnung zu.

Piloten können Turbulenzen vor sich relativ leicht erkennen, wenn sie sich in einem Sturm oder zwischen Wolken befinden. Das Bordradar kann die Bewegung von Regentropfen in der Ferne verfolgen und so die turbulente Bewegung der Luft erkennen. Piloten können dann Passagiere und Besatzungsmitglieder vorwarnen und sie dazu auffordern, ihren Platz einzunehmen und sich anzuschnallen, bevor es zu einem Stoß kommt. Turbulenzen in klarer Luft sind jedoch für das Radar unsichtbar; Piloten wissen normalerweise nicht, dass es da ist, bis das Flugzeug es trifft.

Bewölkte Turbulenzen entstehen durch einen durch die Sonne verursachten Erwärmungseffekt. Wenn die Morgendämmerung anbricht, beginnt die Sonne, den Boden zu erwärmen, was wiederum die Luft in der Nähe der Oberfläche erwärmt. Diese wärmere Luft hat eine geringere Dichte als die kältere Luft darüber und steigt daher auf. Die verdrängte Kaltluft sinkt ab und der Vorgang wiederholt sich, wodurch sogenannte Konvektionsströmungen entstehen. Die auf- und absteigenden Strömungen dieser Strömungen drücken gegen die Tragflächen von Flugzeugen, und wenn die Stöße stark und plötzlich sind, beginnen Getränke zu schwappen.

Turbulenzen in klarer Luft treten fast ausschließlich innerhalb von Jetstreams auf. Das schnelle Luftband in einem Jetstream (stellen Sie sich ein rechteckiges Rohr vor) schert die langsamere Luft, die sich direkt darüber und darunter befindet, wodurch die eher flachen oberen und unteren Grenzen des Jetstreams destabilisiert werden und sie von fest zu unscharf werden. Gleichzeitig stabilisieren jedoch Dichteunterschiede zwischen der Luft des Jetstreams und der Luft darüber und darunter die Grenze wieder.

Meistens überwiegt die stabilisierende Wirkung die destabilisierende und sorgt für eine reibungslose Fahrt. Wenn die Windscherung jedoch stark wird, kann die Destabilisierungskraft das Tauziehen gewinnen. Das Ergebnis ist eine chaotisch bewegte Luft, die an den Flügeln abrupt auf und ab drückt.

Durch die Durchsicht historischer Flug- und Wetterdaten stellten Paul Williams und seine Kollegen von der University of Reading in England fest, dass die Häufigkeit der Turbulenzen im Nordatlantik-Jetstream von 1979 bis 2020 um 17 bis 55 Prozent zunahm Schwere Turbulenzklasse, definiert als eine g-Kraft von mehr als 1 g. Bei dieser g-Kraft schwebt alles, was nicht mit dem Flugzeug verschraubt ist, einschließlich Ihres Magens, für einen Moment, da das Flugzeug durch die Turbulenzen schneller nach unten beschleunigt als die Schwerkraft. Wenn Sie nicht angeschnallt sind, werden Sie aus Ihrem Sitz gehoben, während das Flugzeug schnell einige Dutzend Meter in die Tiefe sinkt.

Was bedeutet dieser Anstieg für Ihren durchschnittlichen Flug? Erstens sind schwere Turbulenzen relativ selten. Messungen während des Fluges zeigen, dass etwa 0,1 Prozent der Atmosphäre in Reiseflughöhen starke Turbulenzen aufweisen. „Das entspricht etwa 30 Sekunden bei einem durchschnittlichen achtstündigen Flug“, sagt Williams, Professor für Atmosphärenwissenschaften. Ein wahrscheinlicheres Szenario sei, sagt er, dass von jeweils zehn Flügen, die eine Person unternimmt, neun keine schweren Turbulenzen haben und einer mehrere Minuten davon haben wird.

Mäßige bis leichte Turbulenzen kommen häufiger vor und werden den meisten von uns begegnen. Bei mäßigen Turbulenzen betragen die Höhensprünge und -abfälle typischerweise einige Meter. Williams sagt, dass heute ein achtstündiger Flug 10 bis 15 Minuten klare Luftturbulenzen beinhalten könnte, aber Prognosen deuten darauf hin, dass sich das Ausmaß dieser Turbulenzen in den nächsten Jahrzehnten verdoppeln oder verdreifachen wird, da die Erwärmung durch den Klimawandel die Windscherung im Jet verstärkt Strom.

Da häufigere Erschütterungen wahrscheinlich zu einem höheren Verschleiß an Flugzeugen führen, können bei Fluggesellschaften höhere Reparaturkosten anfallen. Flieger treffen möglicherweise auch auf gestresstere Eltern wie mich, die jedes Mal, wenn das Sicherheitsgurt-Zeichen aufleuchtet, es satt haben, ihr kleines Kind im Stuhl festzuhalten. Diese Hebeverschlüsse sind für kleine Hände einfach zu einfach zu bedienen.

Katherine Wrightist Wissenschaftsjournalist und stellvertretender Herausgeber des Physics Magazine.

Jeff Masters

Andrea Thompson und Climate Central

Davide Castelvecchi und das Magazin Nature