Publisher URL: https://elib.dlr.de/126415/
Title: Ein systemanalytischer Ansatz zur Internalisierung der Klimawirkung der Luftfahrt
Other Titles: A system analytical approach to internalise the climate impact of aviation
Language: English
Authors: Niklaß, Malte 
Issue Date: 2019
Examination Date: 25-Jan-2019
Publisher: DLR
Source: DLR Deutsches Zentrum fur Luft- und Raumfahrt e.V. - Forschungsberichte 6 (2019): 1-187 (2019)
Part of Series: Forschungsbericht : Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt 
Volume number: 2019-6
Abstract (german): 
Mit dem Ziel einen finanziellen Anreiz bzw. eine Notwendigkeit für Luftfahrzeugbetreiber zur Reduktion ihrer Klimawirkung zu schaffen, wird in dieser Arbeit ein problemdeduzierter Systemgestaltungsprozess angewandt und Wissen unterschiedlicher Fachdisziplinen (Luftfahrt, Atmosphärenphysik, Umweltökonomie) miteinander verknüpft. So gilt es im zu entwickelnden System, u. a. NichtCO2-Klimaeffekte, wie z. B. die Ozon- und Kondensstreifenzirrenbildung, zu berücksichtigen, die ca. 2/3 der Klimawirkung der Luftfahrt induzieren und hochgradig nicht linear zum Kraftstoffverbrauch sind. Basierend auf den gewonnenen Erkenntnissen werden in einer iterativen Vorgehensweise (Teil-)Lösungsansätze generiert, adaptiert und rekombiniert. Auf diese Weise werden die Konzepte der Klimasperrgebiete (regulativer Ansatz) bzw. der Klimamautgebiete (preisbasierter Ansatz) entwickelt. Bei der vorhersagbaren und nachprüfbaren Ausgestaltung dieser Konzepte steht neben Effektivitäts- und Effizienzkritierien vor allem eine kurzfristige Operationalisierbarkeit im Mittelpunkt des Entwurfsprozesses. Um beide Konzepte miteinander zu vergleichen, sie hinsichtlich der Zielerreichung multikriteriell zu überprüfen und Empfehlungen für eine weitere Vorgehensweise auszusprechen, werden im weiteren Verlauf dieser Arbeit eine Modellumgebung aufgebaut und Funktionalitäts- bzw. Potenzialanalysen durchgeführt. Mit der Umsetzung des Vorsorge- und Verursacherprinzips der Umweltökonomie führen beide Konzepte zentrale Rahmenbedingungen einer nachhaltigen Entwicklung in die Luftfahrt ein. So werden in den ausgearbeiteten Konzepten die durch den Luftverkehr für die Gesellschaft induzierten sozioökonomischen Folgekosten direkt (preisbasiert) bzw. indirekt (regulativ) in der Bilanz der Luftfahrzeugbetreiber und somit in ihren Entscheidungsprozess integriert. Diese Bilanzerweiterung senkt die bestehende Diskrepanz zwischen den von den Luftfahrzeugbetreibern veranschlagten, privaten Grenzkosten und die für die Gesellschaft entstehenden Folgekosten deutlich und erzeugt einen finanziellen Anreiz, ihr Flugverhalten zu verändern. Umfliegen im Konzept der Klimamautgebiete Luftverkehrsgesellschaften (teilweise) besonders klimasensitive und somit gebührenpflichtige Regionen, können große Teile der durch die (Teil-)Internalisierung entstehenden Mehrkosten vermieden werden. Der beim klimafreundlichen Fliegen bestehende Zielkonflikt zwischen Ökologie und Ökonomie wird aufgelöst: Ein klimafreundliches Verhalten wird wirtschaftlich attraktiv. Die Demonstration der Funktionalität und Effektivität dieser Konzepte erfolgt mit Trajektoriensimulationen im Nordatlantikflugkorridor. Werden in dieser Region Klimamaut- bzw. Klimasperrgebieten eingeführt und vollständig umflogen, können durchschnittlich mehr als 90% des maximal durch klimaoptimales Fliegen möglichen Mitigationspotenzials erzielt werden. Der in dieser Arbeit entwickelte Ansatz, bei der Flugroutenführung ausschließlich die am klimasensitivsten Regionen zu vermeiden, ist dementsprechend wirkungsvoll. Infolge des bestehenden, hohen Einflusses auf die Luftraumkapazität (Flugverbot) muss vom restriktiven Konzept der Klimasperrgebiete abgeraten werden. Die Praktikabilität des kostengetriebenen Ansatzes zeigt hingegen das Verhalten zahlreicher Luftfahrzeugbetreiber auf transeuropäischen Flügen. Um ihre Gesamtbetriebskosten zu reduzieren, nehmen diese mit sinkenden Treibstoffkosten längere Umwege in Kauf und leiten ihre Flüge möglichst lange über jene Länder mit geringeren Flugführungsgebühren.
Abstract (english): 
A problem-deduced system design process is applied within this research study in order to create a financial incentive or a necessity for airlines to reduce non-C02 climate effects, like the formation of ozone and contrail cirrus clouds. New solutions are generated, adapted and recombined iteratively by linking knowledge of different disciplines (aerospace, atmospheric physics, environmental economics). In this way, the concepts of climate-restricted airspaces (regulatory approach) and climate-charged airspaces (price-based approach) are developed and evaluated with regard to their mitigation potential, their profitability and their technical and operational feasibility. The functionality and effectiveness of these concepts are demonstrated with trajectory simulations in the North Atlantic flight corridor. More than 90% of the maximum mitigation potential of eco-efficient flying can be achieved by these concepts, which resolve the existing conflict of objectives between ecology and economy In aviation: Climate-friendly flying becomes economically attractive.
URI: http://hdl.handle.net/11420/3267
ISSN: 1434-8454
Institute: Lufttransportsysteme M-28 
Document Type: Thesis
Thesis Type: Doctoral Thesis
Advisor: Gollnick, Volker 
Referee: Grewe, Volker 
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