Ergebnisse des Messflugs Vulkanasche schwebt in 3,5 bis 6 Kilometer Höhe

Der Vulkanstaub über Deutschland ist vermessen: Die Partikelkonzentration ist nicht höher als bei Sandstaub aus der Sahara, der gelegentlich Europa erreicht. In München und Leipzig entdeckte das DLR-Flugzeug zwei Aschewolken übereinander - über Hamburg waren die Teilchen verschwunden.

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Wie hoch ist die Konzentration der Staubteilchen vom isländischen Vulkan Eyjafjallajökull? Das Deutsche Zentrum für Luft und Raumfahrt (DLR) hat einen Tag nach dem Messflug von Oberpfaffenhofen über Leipzig, Hamburg und Köln die ersten Ergebnisse vorgelegt. Die Maschine sei größtenteils in acht Kilometer Höhe geflogen, um mit dem Lidar-System an Bord die Aerosolkonzentration entlang der Flugroute zu bestimmen, heißt es in dem Bericht, der SPIEGEL ONLINE vorliegt. Zudem wurden auch Luftproben untersucht.

"Die Aschewolken waren als braune Schicht erkennbar", schreiben die DLR-Experten. In den Aschewolken habe man Partikel mit einem Durchmesser von mehr als drei Mikrometer in Konzentrationen nachgewiesen, die es in einer unverschmutzten Troposphäre (null bis acht Kilometer Höhe) normalerweise nicht gebe.

Die Konzentration großer Vulkanstaub-Partikel sei vergleichbar mit der, wie man sie bei Sandstaubwolken aus der Sahara beobachte, die auch bis nach Deutschland gelangen. Bei der Messung über Leipzig habe man in vier Kilometern Höhe einen Wert von 60 Mikrogramm pro Kubikmeter ermittelt.

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Vulkanasche: Rätselraten über die Wolke

Die Asche sammelt sich teils in zwei Schichten übereinander - beispielsweise in München, wo jede der Schichten 500 bis 1000 Meter mächtig war. In Leipzig waren die beiden Schichten teils miteinander vereint. Nachgewiesen wurde die Vulkanasche deutschlandweit entlang der Flugroute in Höhen von 3,5 bis 6 Kilometern. Die Schichten waren horizontal wie vertikal "sehr inhomogen". Schon nach 100, 200 Kilometern Flug hätten sich ihre Eigenschaften verändert.

Über Hamburg keine Ascheschichten

Die höchsten Partikelkonzentrationen wurden in der sogenannten atmosphärischen Grenzschicht gemessen, also in Höhen bis maximal drei Kilometer. Dort sammelt sich jedoch in erster Linie Staub aus Abgasen. In Norddeutschland bei Hamburg konnten die DLR-Experten oberhalb von drei Kilometern keine Aschewolken beobachten. Hier war die Vulkanasche offenbar schon verschwunden.

Stellt die nachgewiesene Vulkanasche für Triebwerke ein Risiko dar? Auf diese Frage gibt es in dem Bericht keine Antwort. Das Bundesverkehrsministerium will die Messungen mit weiteren Flügen fortsetzen.

Wie gefährlich Vulkanasche für Flugzeuge werden kann, zeigt der Fall des Jumbojets der niederländischen Airline KLM aus dem Jahr 1989. Die Maschine war nachts über Alaska in die Aschewolke des Vulkans Mount Redoubt geraten. Frontscheiben und Außenhaut wurden regelrecht sandgestrahlt, die Triebwerke versagten. Zum Glück konnten die Piloten zwei Turbinen wieder in Gang bringen und notlanden.

Ein solches Szenario ist bei der derzeitigen Aschewolke über Europa aber offenbar unwahrscheinlich. Bei Testflügen bekamen Flugzeuge nach Angaben von Lufthansa und Airbus keinerlei Schäden ab. Offensichtlich hat sich die Asche weiträumig verteilt - und die niedrige Konzentration bereitet dann kaum noch Probleme.

Es gibt aber noch einen weiteren Unterschied zum Alaska-Vulkan: die chemische Zusammensatzung der Asche. Die vom Mount Redoubt ausgestoßenen Partikel enthalten mehr Silikat als der Staub vom isländischen Gletschervulkan Eyjafjallajökull.

Schmelztemperatur unter 1000 Grad Celsius

Je mehr Silikat der Staub aber enthält, umso niedriger ist die Schmelztemperatur der kleinen, scharfkantigen Partikel, sagt Carsten Münker, Vulkanologe an der Universität Köln. Der Silikatanteil hänge grundsätzlich vom Standort des Vulkans ab. In Subduktionszonen, wo Kontinentalplatten zusammenstoßen - wie etwa in den Anden, am Mount St. Helens (USA) oder am Pinatubo (Philippinen) -, ist der Gehalt mit 60 bis 65 Prozent besonders hoch. Die Vulkanasche besteht dort aus sogenanntem Andesit, das eine Schmelztemperatur von weniger als 1000 Grad Celsius hat.

In den Turbinen moderner Düsentriebwerke werden beim Normalflug in der Regel höhere Temperaturen erreicht. Das bedeutet, dass die Asche beim Eintritt in die Turbine flüssig wird. "Es bildet sich dann ein feiner Schmelzfilm aus Andesit", sagt Münker. Dieser lagert sich auf den Schaufeln des Triebwerks ab und kann die Kühlluftbohrungen verstopfen. Beim KLM-Jumbojet führte das 1989 beinahe zum Absturz.

Die Asche aus dem isländischen Vulkan Eyjafjallajökull besteht jedoch nicht aus Andesit, sondern aus Basalt, das einen Silikatgehalt von nur 50 Prozent hat. Basaltischer Vulkanstaub schmilzt erst bei 1200 Grad. So hohe Temperaturen werden in der Regel nur beim Start erreicht, wenn die Turbinen mit maximalem Schub arbeiten. Basaltische Asche dürfte deshalb in der Turbine nicht flüssig werden.

"Sinkflug in Leerlaufstellung"

Sie ist deswegen aber keinesfalls ungefährlich. Denn die Aschepartikel sind extrem scharfkantig und wirken auf die Triebwerksteile wie Schmirgelpapier. Wie sehr die Teile von der Asche abgeschliffen werden, hängt von der Partikelkonzentration und der Dauer ab, die ein Flugzeug für das Durchfliegen der Aschewolken benötigt.

Einen Grenzwert für Feinstaub in der Luft, der zur Vermeidung von Triebwerksschäden nicht überschritten werden sollte, gibt es nicht. Piloten sollen Aschewolken immer meiden. Falls das nicht möglich ist, lautet die Empfehlung, die Wolke im Steigflug möglichst schnell zu durchqueren, so dass die Aufenthaltsdauer darin möglichst kurz ist.

"Ein eventueller Sinkflug durch eine Aschewolke sollte möglichst in Leerlaufstellung der Triebwerke erfolgen, um die Triebwerkstemperaturen niedrig zu halten", sagt Roland Welser, jener Pilot, der beim DLR-Messflug am Montag am Steuerknüppel saß. Nach einem Durchflug solle eine Triebwerkskontrolle durchgeführt werden.

Für die Fluggesellschaften könnte die eilige Wiederaufnahme des Flugbetriebs so auch zum Risiko werden - nämlich dann, wenn die Abnutzung der Triebwerke durch die Asche rasant steigt und sie dann früher überholt oder ersetzt werden müssen.

Forum - Diskussion über diesen Artikel
insgesamt 90 Beiträge
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Seite 1
Umbriel 20.04.2010
1. Ja, das deckt sich ja
genau mit dem Bild, das jeder wissenschaftlich ausgebildete Mensch mit gesundem Verstand ohnehin seit Tagen hatte. Also: Jetzt erkläre bitte jemand die chemische Zusammensetzung, die Menge in KG / Luftmenge, die Menge Staub, die pro Stunde durchs Triebwerk muss dann wende man sich an die Triebwerksexperten die sollen sich äußern und fertig ist die Laube. Vermutlich alles nur heiße Luft. Den Klimamodellieren sei Dank. WARNEN vor Gefahren, die nur im Modell existieren sollte aus der Mode kommen.
sdelkerwegener, 20.04.2010
2. na endlich
Informationen die valide und nachvollziehbar eine eigene ( und behördliche ??? ) Meinungsbildung ermöglichen. Traurig das das in Europa fast 6 Tage gedauert hat, gut das SPON es so schnell veröffentlicht... und, ja ich habe nichts anderes erwartet....
stanis laus 20.04.2010
3. Schilda lebt
"Wie sehr die Teile von der Asche abgeschliffen werden, hängt von der Partikelkonzentration und der Dauer ab, die ein Flugzeug für das Durchfliegen der Aschewolken benötigt." Kein Pilot fliegt freiwillig durch eine Aschewolke, wie er auch Gewitterwolken meidet, damit den Fluggästen nicht der Kaffee hochkommt. Ich meine an die Kabinendecke spritzt. Muss ein solcher Pilot nämlich selbst sauber machen. Alte Klabauterregel :-) Wenn ich in dem Artikel nun lese, dass die höchste Schadstoffkonzentration bis 3000 m Höhe ist, weil die allgemeinen Schadstoffe des menschlichen Lebens zu höheren Konzentrationen als in den Aschewolken aus Island führen und ich darüber hinaus noch erfahre, dass der befürchtete Schmelzprozess innerhalb der Turbine eines Düsenflugzeuge wegen des geringen Silikatanteils der Island-Asche überhaupt nicht möglich ist, stelle ich mir nur noch eine Frage: lebt Schilda?
RogerT 20.04.2010
4. Was uns in Europa fehlt, sind Erfahrungswerte
Interessant wäre bei der ganzen Diskussion um die Vulkanasche auch mal ein Vergleich mit Proben aus dem Luftraum in z.B. Indonesien. Dort sind Vulkane, auch welche die Staub hoch in die Atmosphäre blasen, recht häufig und bisher hat es dort noch keine Flugverbote gegeben. Bis auf einen Flug direkt durch so eine Wolke sind auch keine Probleme mit Triebwerken bekannt geworden. Was uns in Europa fehlt, sind Erfahrungswerte; da bieten sich doch vielleicht die Werte aus solchen Gegenden an - sofern es aus diesen Regionen überhaupt Meßwerte oder Erfahrungen gibt. Aber die Airlines, auch deutsche, fliegen da ja auch rum und müssten eigentlich wissen, ob nach diesen Flügen erhöhte Wartungsarbeiten fällig sind oder alles normal ist.
Tamarind 20.04.2010
5. ... kein Titel ist ein Titel ...
Zitat von Umbrielgenau mit dem Bild, das jeder wissenschaftlich ausgebildete Mensch mit gesundem Verstand ohnehin seit Tagen hatte. Also: Jetzt erkläre bitte jemand die chemische Zusammensetzung, die Menge in KG / Luftmenge, die Menge Staub, die pro Stunde durchs Triebwerk muss dann wende man sich an die Triebwerksexperten die sollen sich äußern und fertig ist die Laube. Vermutlich alles nur heiße Luft. Den Klimamodellieren sei Dank. WARNEN vor Gefahren, die nur im Modell existieren sollte aus der Mode kommen.
Nun, so weit ich es verstanden habe, ist der Vulkanstaub aber - im Gegensatz zu Sahara-Sand - klebrig und deshalb unberechenbar. Man weiß eben nicht genug von den Beeinträchtigungen. Deshalb die Vorsicht.
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