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Zeitfragen | Beitrag vom 12.12.2019

FlugsicherheitWenn Gewitter und Turbulenzen gefährlich werden

Von Lutz Reidt

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Ein Flugzeug fliegt durch eine Gewitterwolke. Im Hintergrund blitzt es. (picture alliance/dpa/Mallaun Ludwigprisma/)
Gerade im Sommer bergen Gewitterwolken ein großes Risiko beim Fliegen. (picture alliance/dpa/Mallaun Ludwigprisma/)

Gewitter, Vereisungen und Seitenwinde sind mit die häufigsten Gründe für Flugzeugunglücke. 1982 passierte in den USA ein besonders tragischer Absturz. Um den Flugverkehr sicherer zu machen, erforschen weltweit Wissenschaftler diese Witterungsextreme.

Chefpilot Larry Wheaton und sein Co-Pilot Roger Pettit sind erleichtert. Die beiden sitzen im Cockpit ihrer Boeing 737 und hoffen, bald starten zu können. Endlich. Nach stundenlangem Warten ab nach Fort Lauderdale, ab in die Sonne von Florida. Nichts wie weg aus dem eiskalten Washington, das an diesem düsteren Januarnachmittag in den Schneemassen zu versinken droht.

Einer der schwersten Winterstürme ist über die US-Hauptstadt hinweggefegt. Stundenlang war der Washington National Airport geschlossen. Gegen Mittag lassen die Schneefälle etwas nach, am Nachmittag um halb drei soll die einzige Start- und Landebahn mit Instrumentenunterstützung wieder geöffnet werden.

Die Piloten schauen aus dem Fenster ihres Cockpits nach draußen, wo Arbeiter ein Glykol-Wasser-Gemisch auf die Tragflächen der Boeing sprühen. Die Flüssigkeit soll die Schnee- und Eispakete wegschmelzen, die auf dem Flugzeug lasten:

Heinrich Grossbongardt: "Man hört den Co-Piloten, den First Officer, und den Kapitän, die sich gerade über das Mistwetter unterhalten, das da draußen herrscht, nämlich starker Schneefall, wie man das um die Jahreszeit im Januar an der amerikanischen Ostküste sehr häufig hat."

Der Hamburger Luftfahrtexperte Heinrich Grossbongardt ist Fluglehrer mit rund 40 Jahren Flugerfahrung. Der Mitschnitt des Voicerecorders aus der Boeing 737 belegt für ihn: Die beiden Piloten aus dem sonnigen Florida halten offenbar wenig davon, ein Flugzeug vor dem Start zu enteisen:

"Und da sagt der First Officer, als das Flugzeug enteist wird: ´It gives you a false feeling of security, that's all it does.`Und der Kapitän sagt: ´Well, it satisfies the Feds.` Also: Es gibt ihnen ein völlig falsches Gefühl von Sicherheit, mehr tut das nicht, das Enteisen; und der Kapitän sagt: ´Na ja, das ist einfach für die Behörden.` – Das zeigt, dass beide eine ganz erschreckende Unkenntnis darüber haben, was Eis und Schnee eigentlich aerodynamisch bei einem Flugzeug bewirken und wie es sich auf die Flugeigenschaften auswirkt."

Diese Unkenntnis wird kurze Zeit später in einer Katastrophe enden. In der Geschichte des internationalen Luftverkehrs nimmt der Flug "Air Florida Number 90" eine Sonderrolle ein. An diesem vom 13. Januar 1982 wird klar, in welchem Maße Witterungsextreme wie Eis und Schnee den Flugverkehr gefährden können.

Verspätungen kosten rund drei Milliarden Dollar

Flugzeugvereisung zählt zu den häufigsten Witterungsextremen, die der Luftfahrt zu schaffen machen, neben Turbulenzen, Gewitter und Nebel. Bei 50 Prozent aller Flugunfälle mit Todesfolge sind extreme Wetterlagen die Ursache. Zudem sind sie – in den USA zum Beispiel – Schuld an den meisten Verspätungen. Die Folgekosten belaufen sich jährlich auf rund drei Milliarden Dollar. Bis zu 40 Prozent wären vermeidbar – eine präzisere Prognose der Meteorologen vorausgesetzt.

Um den Flugverkehr effizienter und vor allem sicherer zu machen, werden weltweit Witterungsextreme und deren Auswirkungen auf die Flugzeuge erforscht – so auch am DLR, dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt in Braunschweig. Der Luftfahrtingenieur Tobias Bauer entwickelt dort mit seinen Kollegen ein Warnsystem für Wirbelschleppen. Diese Turbulenzen sind hausgemacht. Denn das tückische Windphänomen produziert jedes Flugzeug selbst:

"Ja, diese Wirbel entstehen dadurch, dass man am Flugzeug Auftrieb erzeugt an einem Tragflügel; das lässt sich physikalisch nicht vermeiden. Und die Stärke von diesen Wirbeln hängt davon ab, wie stark der Auftrieb ist. Das ist ein einfacher linearer Zusammenhang. Und solange man normal geradeaus fliegt, muss der Auftrieb das Gewicht des Flugzeuges ausgleichen. Das heißt ein Flugzeug, das doppelt so schwer ist, braucht den doppelten Auftrieb; und dann ist halt auch die doppelte Zirkulation, wie man das nennt, in dieser Wirbelschleppe, vorhanden."

Ausblick aus dem Flugzeugfenster beim Flug über den Wolken mit leichten Turbulenz. (imago/Martin Bäuml Fotodesign)Turbulenz sind in den USA Schuld an den meisten Verspätungen. (imago/Martin Bäuml Fotodesign)
Kein Flugzeug fliegt also, ohne diese schnell rotierenden Wirbelschleppen zu erzeugen. Der Pilot einer anderen Maschine kann diese tückischen Turbulenzen auch nur sehr selten erkennen: 

"Grundsätzlich ist das nur bewegte Luft, also nicht sichtbar. In großen Höhen jedoch bilden sich bei passenden Luftfeuchten und Temperaturen Kondensstreifen aus der Feuchtigkeit der Triebwerke; und diese Kondensstreifen werden in die Wirbelschleppen reingezogen. Das kann man am Himmel sehr gut beobachten: Auch bei vierstrahligen Flugzeugen hat man wenige hundert Meter hinter dem Flugzeug nur noch zwei Kondensstreifen; das sind halt diese Eiskristalle aus den Kondensstreifen, die dann in diesen Wirbeln unterwegs sind."

Kondensstreifen entstehen aber zu selten, um als Warnsignal für Wirbelschleppen zu taugen. In der Regel verdriftet der Höhenwind diese Turbulenzen, die somit eine Gefahr bleiben. Erst nach zwei bis drei Minuten lösen sie sich auf. Unter bestimmten Bedingungen können sie auch länger fortbestehen.

Sonniges Herbstwetter über Frankfurt

Von Turbulenzen ist am größten deutschen Luftdrehkreuz nicht mal ein Hauch zu spüren. Beim Blick über das sonnenüberflutete Rollfeld am Frankfurter Flughafen Richtung Süden wirkt die Bergkette des Odenwaldes am Horizont fast zum Greifen nah. Scheinbar lautlos starten die Flieger in den blassblauen Himmel.  

Hinter der schallschluckenden Fensterfront im Terminal 2 hat die Luftfahrtberatungszentrale Mitte des Deutschen Wetterdienstes ihren Sitz. Meteorologen arbeiten an lose verteilten Schreibtischen in einem langgezogen Büro mit Blick auf die beiden Hauptstart und Landebahnen. Ruhiges, sonniges Herbstwetter über Frankfurt – darf auch mal sein, sagt Sabine Bork lapidar.

"Aus Meteorologensicht sicherlich unspektakulär, wir lieben es ja, wenn ein bisschen mehr los ist, aber unsere Kunden sind damit sehr zufrieden, wenn es so ist wie heute."

Landebahn-Beobachtungshaus des Deutschen Wetterdienstes am Flughafen Frankfurt am Main. Ein Mann sitzt vor einem Rechner, auf dem Wetterkarten angezeigt werden.  (imago/imagebroker)Im Landebahn-Beobachtungshaus des Deutschen Wetterdienstes am Flughafen Frankfurt am Main. (imago/imagebroker)
Die Meteorologin leitet die Luftfahrtberatungszentrale Mitte. Fluggesellschaften wie die Lufthansa und der Flughafenbetreiber Fraport holen hier Wettervorhersagen ein. Auch die Deutsche Flugsicherung zählt zu den Kunden – aber nicht nur die:

"Wir betreuen ja zum Beispiel auch die Search-and-Rescue-Flotte, also von der Bundespolizei und eben die Rettungshubschrauber; die haben in der Regel kurzfristige Anfragen über kurze Strecken. Da würde man dann eben die Wolkenuntergrenzen erwähnen, die Sichtweiten erwähnen, eventuell auftretende Niederschläge, und ob die Berge – wenn sie denn in den Mittelgebirgen fliegen – in Wolken sind oder nicht."

Auch Privatpiloten brauchen solche Informationen. Der Meteorologe Paul Hennig hat gerade zwei Beratungen abgeschlossen. Der Pilot eines Rettungshubschraubers wollte zum Beispiel vom nahen Reichelsheim aus zu einem Einsatz Richtung Stuttgart starten. Alles kein Problem heute. Über Frankfurt ist alles ruhig.

Das wird aber nicht so bleiben. Paul Hennig zeigt auf das aktuelle Satellitenbild auf seinem Monitor. Die komplette Südosthälfte Deutschlands ist bereits unter einem weißen Schleier verschwunden:

"Das sind so Aufzugswolken aus dem Süden; die sind bis zwölf, 13 Kilometer hoch reichend; während das andere, was sich so über Westdeutschland befindet, mit dieser gelben Farbe: Das sind tiefe Wolken, die gehen nur so bis fünf-, sechstausend Fuß; also bis ein, zwei Kilometer Höhe; und was man dann halt sieht, das ist drübergelegt, das ist das Radar; und das ist die Dedektion von Niederschlägen: Über dem Westen sind Schauer unterwegs; das wird auch noch mehr im Tagesverlauf; sehr vereinzelt, also vor allem noch so über Belgien, Luxemburg, diese gelbe Farbe; das bedeutet: Da fällt stärkerer Regen; während das hellblaue oder grüne eher leichter Regen ist."

Vor der niederländischen Küste – etwa in Höhe der Mündung des Rheins in die Nordsee – sind einige rote Kreuze zu erkennen. Dort haben sich gerade Blitze entladen, erklärt Paul Hennig. Eine weitere Gewitterzelle in diesem Niederschlagsband, das sich weit nach Norden zieht, entlädt sich auf der Höhe von Sylt. Da möchte kein Pilot hindurch fliegen:

"Genau. Und zum anderen ist natürlich auch in der Nähe von Gewittern oder von Gewitterwolken mit Turbulenz und starker Vereisung auch zu rechnen; also ein Pilot versucht natürlich in jedem Fall, eine Gewitterwolke zu umfliegen und nicht durch eine Gewitterwolke; aber gar nicht unbedingt wegen des Blitzschlags, sondern auch vor allem wegen der Turbulenz und der Vereisung in der Nähe."

Respekt vor starker Vereisung

Vor Turbulenzen haben Piloten gehörigen Respekt. Und vor starker Vereisung erst recht. Ein laxer Umgang mit diesen Widrigkeiten kann verheerende Folgen haben. Am Washington National Airport hat der Schneefall etwas nachgelassen, eine Startbahn ist wieder offen. Die ersten Flugzeuge verlassen die eingeschneite Hauptstadt.

Die Boeing 737 der Air Florida wartet als 16. Maschine auf dem Rollfeld. Es ist kurz vor vier an diesem düsteren Winternachmittag. Fast eine Stunde ist vergangen, seitdem die Maschine enteist wurde. In der Zeit hat es kontinuierlich weiter geschneit, wenn auch nicht mehr so heftig. Auf Tragflächen und Rumpf kleben wieder Eis und Schnee.

Ein vereister Airbus am Flughafen München. (imageBROKER/Lex Rayton)Gefahr Vereisung: Ein Airbus am Flughafen München. (imageBROKER/Lex Rayton)
Im Cockpit ist die Rollenverteilung vor dem Start festgelegt: Der First Officer, Co-Pilot Roger Pettit, sitzt am Steuerknüppel und soll den Flieger in die Luft bringen, Chefpilot Larry Wheaton dabei assistieren. Heinrich Großbongardt lauscht den Geräuschen auf dem Voice-Recorder: 

"Das Flugzeug rollt also auf die Startbahn, man hört dann, wie die Triebwerke hochlaufen; dann sagt der Kapitän: ´real cold, real cold`, das bezieht sich auf das Wetter, auf die Temperaturen draußen; und man hört dann, wie der Co-Pilot sagt: ´That doesn´t seem right, that´s not right.`

Roger Pettit stutzt. Der Zeiger, der die Druckverhältnisse im Triebwerk anzeigt – er wackelt und zittert! Kein stabiler Wert, der Co-Pilot am Steuerknüppel wirkt unsicher. Doch Käpt´n Wheaton fordert seinen jungen Kollegen auf, den Startvorgang fortzusetzen:

"Das Flugzeug hat dann abgehoben, ganz kurz, sehr steil abgehoben; das ist auch ein Einfluss der Vereisung und des Schnees auf den Tragflächen bei der Boeing 737; die neigt dann dazu, die Nase stärker hoch zu nehmen als gewöhnlich. Das heißt, das Flugzeug hat dann kurzzeitig sehr schnell an Höhe gewonnen, allerdings an Geschwindigkeit verloren; und dadurch wurde dann der ´stick-shaker` aktiviert. Jetzt hört man diesen ´stick-shaker`. Das ist ein Warnsystem, das eingebaut ist im Flugzeug, wenn das Flugzeug zu langsam ist, wenn es nämlich droht, abzukippen; dann rüttelt dieser Mechanismus am Steuerknüppel, um den Piloten auf die Gefahr aufmerksam zu machen; und dieses Rütteln hört man im Hintergrund sehr deutlich. Man hört den stick-shaker, und man hört den Kapitän sagen: Forward, forward, easy. We only want five hundred – Vorwärts, vorwärts, vorsichtig! Wir wollen höchstens 500. Er meint da die Steigrate, nämlich 500 Fuß pro Minute, was ungefähr zwei bis drei Meter pro Sekunde sind und weniger als ein Viertel von dem, was normale Steigrate ist."

Jetzt muss die Maschine einen Linksschwenk um 40 Grad machen, damit sie nicht in den gesperrten Luftraum über dem Kapitol gerät. Das amerikanische Kongressgebäude darf keinesfalls überflogen werden.

Eis am Himmel gibt es auch im Sommer

In der Flugwetterberatungszentrale am Frankfurter Flughafen sitzt der Vereisungsexperte Frank Kalinka vom Deutschen Wetterdienst vor einem Bildschirm, auf dem eine spezielle Wetterkarte abgebildet ist.  

Unterschiedliche Farben illustrieren, wo Piloten in ungefähr zwei Stunden mit Vereisungen in der Luft rechnen müssen. Großflächig bedecken gelbe und grüne Felder den Süden von Belgien und Luxemburg, aber auch weite Teile des Rheinlandes bis hoch zum Ruhrgebiet und ins Münsterland hinein:

"Und was man jetzt sehen kann, sind verschiedene Farben, und zwar grün, gelb und rot. Grün heißt aber jetzt nicht: Da ist freie Fahrt oder freier Flug, sondern das meint tatsächlich: Dort ist mit leichter Vereisung zu rechnen; gelb mit mäßiger Vereisung; und wir sehen auch kleine Punkte Richtung Osnabrück, wo auch mit schwerer Vereisung teilweise zu rechnen ist."

Diese kleinen roten Punkte über dem Teutoburger Wald warnen: Achtung! Starke Vereisung! Und Eis am Himmel gibt es auch im Sommer, sagt Thomas Hauf.

"Vereisung tritt immer dann auf, wenn Flugzeuge in unterkühlte Wolken fliegen. In Wolken, die eine Temperatur von unter 0 Grad haben."

Thomas Hauf hat als Professor für Meteorologie an der Universität Hannover dieses Vorhersage-Modell entwickelt, gemeinsam mit Experten vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt und eben Frank Kalinka vom Deutschen Wetterdienst. ADWICE so der Name, ist mittlerweile in der Praxis etabliert und hilft, Vereisungsgefahren in der Luft rechtzeitig zu erkennen: 

"In dem Augenblick, wo Wassertröpfchen, Wolkentröpfchen oder auch Regentropfen – wenn sie unterkühlt sind – auf das Flugzeug auftreffen, gefrieren sie spontan dort und bilden dann eine Eishaut; und diese Eishaut kann natürlich dann den Auftrieb verringern, kann die Geschwindigkeit verringern, erhöht das Gewicht und beeinträchtigt so die Flugfähigkeit des Systems. Und das bedeutet natürlich, dass der Pilot dann darauf reagieren muss."

Flugzeuge sind heute dank ausgeklügelter Anti-Icing-Vorrichtungen technisch in der Lage, einen Eisansatz auf Tragflächen und an wichtigen Mess-Sonden zu verhindern. Und bis zu einem gewissen Grad kann eine dünne Eiskruste sogar während des Fluges beseitigt werden.

"Man braucht eigentlich nur in den Himmel zu schauen. Sobald man eine Wolke sieht und die ist in diesem Bereich eben unter 0 Grad, dann ist da schon fast mit Sicherheit, auch mit leichter Vereisung immer zu rechnen. Die Frage ist: Wie lange bleibt das Flugzeug selber in diesen Bedingungen, meistens ist es tatsächlich so: Es sind nur dünne Wolken, wo man relativ schnell durch ist und dann auch über den Wolken fliegen kann und dann auch keine Probleme mit Vereisung hat. In der Regel sind die nur ganz kurz dann da drin, dass sie auch nicht groß reagieren müssen, sondern das wird tatsächlich erst gefährlich, je länger sie sich in Vereisungsbedingungen dann auch befinden."

Risiko Gewitterwolke

Gerade im Sommer bergen Gewitterwolken ein großes Risiko, wenn ein Pilot dort hinein geraten sollte. Und im Vergleich zu Düsenjets sind Propeller-Flugzeuge dieser Gefahr ungleich stärker ausgesetzt: 

Hauf: "Sie können also nicht wie Düsenflugzeuge das Eis wegschmelzen durch elektrischen Strom oder durch Abgasluft aus den Triebwerken, sondern in dem Fall wird das durch Absprengen pneumatisch gemacht. Und Turboprop-Flugzeuge fliegen auch in niedrigeren Höhen, also in Bereichen, wo Wolken häufiger sind; und dies bedeutet, dass insgesamt die Turboprop-Flugzeuge gefährdeter sind als Jets:"

Auch wenn Düsenjets bei einer Reiseflughöhe von rund zehn Kilometern zumeist "über der Suppe" fliegen – beim Starten und Landen kann es auch für die Großen kritisch werden, wenn eine Kruste aus Schnee und Eis auf dem Flieger lastet.

Ein Flugzeug fliegt bei Offenbach durch ein Gewitter. (imago/Westend61)Ein Flugzeug fliegt bei Offenbach durch ein Gewitter. (imago/Westend61)
Wer jetzt nicht angeschnallt ist, für den kann´s gefährlich werden. Heftige Winde rütteln am Flugzeug, das Bordpersonal hat noch rechtzeitig den Service abbrechen können. Turbulenzen in luftigen Höhen gehören zur Fliegerei wie das Starten und das Landen. Und zum Glück lassen sie diese heftigen Winde ein Stück weit vorhersagen. 

Meteorologinnen wie Ulrike Oertel von der Luftfahrtberatungszentrale Mitte sind darauf spezialisiert. Der sonnige Spätherbsttag am Frankfurter Flughafen lässt hier unten kaum erahnen, was in rund 10.000 Metern Höhe geschieht:  

"Heute besonders wichtig! Wir haben einen Jet in der Höhe – das ist ein Starkwindfeld – der erstreckt sich von der Schweiz über Ostdeutschland Richtung Ostsee; und da haben wir auch mäßige bis starke Turbulenz; und da gebe ich dann entsprechende Warnungen heraus, das betrifft vor allen Dingen die Verkehrsfliegerei, weil das ist in zehn bis zwölf Kilometer Höhe heute zu erwarten."

Höhenwind mit Geschwindigkeiten von mehr als 500 km/h

Dieser Höhenwind – Jetstream genannt – kann besonders im Winterhalbjahr mit Geschwindigkeiten von mehr als 500 Kilometern pro Stunde von West nach Ost fegen. Die Windbänder sausen in weitläufigen Kurven über die Nordhalbkugel. Heute windet sich der Jetstream stabil aus dem Südwesten nach Mitteleuropa: 

"Und dann gibt's eben um diesen Jet herum Turbulenzregionen – man kommt halt aus einem Bereich, wo weniger Wind ist; und dann trifft man auf diesen Jet; und da hat man halt innerhalb von einer sehr kurzen Entfernung eine starke Windzunahme; und dadurch treten dann die Turbulenzen auf. Oder dass die Windrichtung ändert, dass wir eine Scherung haben, dass eben auf einmal Südwind ist und dann dreht der Wind schlagartig auf West. Das verursacht zum Beispiel auch eine Turbulenz – durch Scherung ist das dann."

Ulrike Oertel kann diese Starkwindfelder gut auf einer Wetterkarte erkennen. Violett und rot markiert sind die Bereiche mit den höchsten Windgeschwindigkeiten, die von der Schweiz quer über Württemberg und Franken bis nach Berlin reichen. In den gelb und grün markierten Regionen an den ausgefransten Rändern geht es etwas ruhiger zu.

Diese Informationen gibt die Meteorologin im Rahmen ihrer Flugwetterberatung an die Piloten weiter.

Diese wiederum melden selber in Pi-Reps, Piloten-Reporten, wenn sie durch Turbulenzen fliegen: 

"Wir haben heute auch schon ein paar Piloten-Reports, über Sachsen und Berlin – weil eben die Winde aus unterschiedlichen Richtungen kommen – da haben wir heute auch ein kleines Turbulenzgebiet; und da gab's jetzt schon mehrere Pilotenmeldungen, mit mäßiger bis starker Turbulenz. Und das habe ich von der Flugsicherung bekommen und daraufhin habe ich eine Warnung erstellt."

Doch Turbulenzen prägen nicht nur den Übergang zu starken Höhenwinden. Sie werden auch von den Flugzeugen selbst produziert – und dann heißen sie Wirbelschleppen. 

Mit dem Flugsimulator auf Kollisionskurs

Schneeweiße Wolkenbänder an einem strahlenblauen Himmel, darunter das satte Grün der Norddeutschen Tiefebene. Bestes Flugwetter also. Von Wirbelschleppen keine Spur – noch nicht. Der Luftfahrt-Ingenieur André Koloschin ist vom Forschungsflughafen in Braunschweig gestartet. Kurs: Stramm nach Norden. Richtung Hamburg.  

Koloschin: "Jetzt gerade sind wir in einem typischen Reiseflugszenario auf Flugfläche 300 – also 30.000 Fuß. Wir fliegen mit 250 Knoten auf einem Steuerkurs von zwei - sieben - eins; und wir sehen jetzt auf dem Display vor uns zwei Flugzeuge, die in entgegengesetzte Richtung fliegen. Und denen werden wir uns jetzt so langsam nähern. Sobald wir in die Nähe kommen, werden wir dann irgendwann eine Wirbelschleppenwarnung erhalten."

Hört sich bedrohlich an. Ist es aber nicht. André Koloschin sitzt im Flugsimulator des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt in Braunschweig. Das Cockpit ist dem eines Airbus A-320 nachempfunden. Mit an Bord: Ein Warnsystem, das Wirbelschleppen erkennt.

Ein Flugzeug zieht Kondensstreifen hinter sich her, während es durch die Wolken fliegt. (picture alliance / dpa / Federico Gambarini)Ein Flugzeug zieht Kondensstreifen hinter sich her, während es durch die Wolken fliegt. (picture alliance / dpa / Federico Gambarini)
Auf dem Navigations-Display erscheint die Maschine als gelbes Flugzeugsymbol im Zentrum einer kreisförmigen weißen Linie. Das ist der 20-Meilen-Ring, der den leeren Luftraum ringsum symbolisiert. Jenseits dieses Ringes sind zwei andere Flugzeuge zu erkennen – in Form weißer Rauten. Eine weiße gestrichelte Linie symbolisiert deren Flugroute, während der Weg des Airbus als grüner Strich geradeaus weist. Bis jetzt ein Kollisionskurs.

Tobias Bauer zeigt auf die magenta-farbenen Ziffern links unten im Display. Eine Digitalanzeige mit Zeit- und Entfernungsangaben. Die Uhr tickt: Noch zwei Minuten, dann kommen sich die Flieger sehr nahe: 

"Ja genau. Wir haben hier die Information, dass wir in knappen zwei Minuten und ungefähr zwölf Meilen Entfernung in die Wirbelschleppe des einen Flugzeuges geraten würden, wenn jetzt keiner sein Verhalten ändert; das heißt, wenn das andere Flugzeug weiter so fliegt und wenn wir genauso weiter fliegen, würden wir in diese Wirbelschleppe reingeraten. Und das System hat uns jetzt im Moment auch schon einen Vorschlag berechnet, wie wir diesem Wirbel ausweichen können; in diesem Fall wird also vorgeschlagen, vertikal auszuweichen und ein bisschen zu steigen, um über diese Wirbelschleppe drüber zu fliegen."

Um die Datenbasis für die Simulatoren-Software zu gewinnen, musste die Forschungsflotte des DLR in den realen Luftraum über Mecklenburg und Brandenburg aufsteigen. Ein kleineres Flugzeug ist vorausgeflogen und hat Wirbelschleppen erzeugt. Und ein weitaus größerer Airbus – speziell für diese Mission umgerüstet – ist dort hineingeflogen: 

"Wir haben in einer ersten Kampagne diese Wirbelschleppenvorhersagen und die Detektion der Konflikte überprüft und validiert; und in einer zweiten Kampagne dann auch das Ausweichsystem getestet, bei dem wir dann also Szenarien geschaffen haben, bei dem wir dann mit automatischer Unterstützung ausgewichen sind und diese Wirbelschleppen auch erfolgreich vermeiden konnten."

Im virtuellen Luftraum zwischen Braunschweig und Hamburg ist alles in Ordnung. Doch das ist nicht überall so.

Die Boeing rast auf eine Flussbrücke zu

Die Boeing 737 hat inzwischen vom Washington National Airport abgehoben, auf Rumpf und Tragflächen lasten dicke Pakete aus Eis und Schnee. Auffällig ist der hohe Anstellwinkel. Das heißt: Die Nase des Flugzeugs weist weit nach oben. Für die Piloten wird das jetzt zum Problem:

Grossbongardt: "Dann merken Sie, dass sie diese Steigrate nicht halten können, dass das Flugzeug nämlich durch den zu hohen Anstellwinkel, den sie haben – die Nase ist zu hoch – dann aerodynamisch in den Bereich kommt, wo es dann trotz Schub wegsackt."

Die Boeing rast auf eine Flussbrücke zu, die den vereisten Potomac River quert. Dutzende Autos stehen dort im Stau des Feierabendverkehrs:

Pilot: "Forward, forward!"

Grossbongardt: "Hier kommt nochmal ein ´forward, forward`, und dann... der Co-Pilot sagt dann noch zu seinem Kollegen: ´Larry, wir stürzen ab.` Und der sagt: ´Ich weiß.` Und dann knallt es einfach, auf die Brücke."

Pilot: "Stalling, we're falling!"

Co-Pilot: "Larry, we're going down, Larry..."

Pilot: "I know it."

Nur 30 Sekunden lang können Larry Wheaton und Roger Pettit die Boeing 737 nach dem Start in der Luft halten. Dann stürzt die Maschine in den vereisten Potomac, streift dabei eine Brücke und reißt bei vier Autos die Dächer ab. 

Absturz des Air-Florida-Fluges 90 am 13. Januar 1982 in Washington. Wrackteile werden aus dem Potomac River geborgen.  (imago images / ZUMA Press)Absturz des Air-Florida-Fluges 90 am 13. Januar 1982 in Washington. Wrackteile werden aus dem Potomac River geborgen. (imago images / ZUMA Press)
Später offenbart die amerikanischen Flugunfalluntersuchungsbehörde NTSB zahlreiche Fehler in einer langen Kette von menschlichem Versagen. Und die beginnt damit, dass es die Piloten vor dem Start versäumen, noch einmal das Flugzeug vollständig enteisen zu lassen:

"So startete das Flugzeug nicht nur mit ´ner Menge Schnee, Schneematsch, Eis auf den Tragflächen, sondern auch mit einem dicken Paket von Schnee oben auf dem Rumpf; das ist anderen Besatzungen aufgefallen! Die haben das beim Rollen gesehen: Nämlich das, was sich innerhalb der einen Stunde angesammelt hat; plus das, was ohnehin schon oben drauf war."

Zudem sind wichtige Sensoren außen an den Triebwerken von einer Eiskruste überzogen. Vor allem die Druckverhältnisse im Triebwerk werden falsch angezeigt. Dem Co-Pilot am Steuerknüppel ist das zwar aufgefallen. Doch der Chefpilot hat diese Bedenken beiseitegeschoben. Die Folge: Beim Start erzeugen die Triebwerke deutlich weniger Schub als es die Anzeige vorgaukelt:  

"Sie hatten tatsächlich – wie sich ja hinterher durch eine Analyse des Geräuschspektrums herausgestellt hat – ungefähr nur 70 Prozent der Leistung. Hätten sie diese zusätzlichen 30 Prozent – oder sogar womöglich mehr, indem man wirklich in den roten Bereich hineingeht – aktiviert, hätten sie wahrscheinlich noch eine Chance gehabt, auch aus dieser Situation herauszukommen."

Doch diese Chance blieb ungenutzt.

Beide Piloten haben den Absturz nicht überlebt. Von den 79 Passagieren und Flugbegleiterinnen an Bord können später nur fünf lebend aus den eisigen Fluten des Potomac gerettet werden.

Im Simulator von Braunschweig nach Hamburg

André Koloschin steuert im Simulator den Airbus auf seinem Flug von Braunschweig nach Hamburg weiter Richtung Norden. Beim Blick rechts aus dem Cockpit-Fenster ist neben Luftfahrtingenieur Tobias Bauer die Elbe zu erkennen, die sich als dunkles Band durch das Grün der Landschaft schlängelt. 

"Inzwischen sind wir etwas dichter an das andere Flugzeug herangeflogen; jetzt sehen wir es auch in der Außensicht, leicht rechts vor uns; in dieser Wettersituation haben wir jetzt gerade keine Kondensstreifen; das heißt die Wirbelschleppe wird in der Außensicht für uns jetzt unsichtbar sein; das werden wir darüber nicht erfahren. Und dafür wäre dann eben das Display erforderlich, wo wir jetzt etwas ran gezoomt haben und die Wirbelschleppe hier rechts neben uns sehr deutlich sehen können."

Ausschnitt eines Flugsimulators: Flugzeug in der Nähe, Wirbelschleppe gestrichelt eingezeichnet da (noch) nicht relevant. (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt in Braunschweig)Flugsimulator: Flugzeug in der Nähe, Wirbelschleppe gestrichelt eingezeichnet da (noch) nicht relevant. (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt in Braunschweig)
Eine weiß gestrichelte Linie – das also ist die Wirbelschleppe. Noch geht von ihr keine Gefahr aus. Wenn sie aber orange wird, könnte sie in gut einer Minute zur Gefahr werden. Und erst, wenn die Linie magenta-farben aufleuchtet, wird es brenzlig.

"Das System schlägt uns jetzt vor, ein Manöver zu fliegen, um die Wirbelschleppe zu vermeiden; also wir würden jetzt in einen Steigflug gehen, um oberhalb der Wirbelschleppe zu kreuzen; und unsere grundsätzliche Richtung beibehalten und nach dem Passieren diese Wirbelschleppe auch wieder auf die ursprüngliche Flughöhe gehen."

Die digitale Zeitangabe mit den magenta-farbenen Ziffern links unten auf dem Display tickt rückwärts: Noch 40 Sekunden. Kaum merkbar ist der Airbus leicht nach oben gestiegen.

Flugsimulator: Ein Einflug in eine gefährliche Wirbelschleppe steht unmittelbar bevor. (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt in Braunschweig)Flugsimulator: Ein Einflug in eine gefährliche Wirbelschleppe steht unmittelbar bevor. (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt in Braunschweig)
Koloschin: "Genau, 500 Fuß – das wären so ungefähr 150 Meter. Ist also noch eine relativ kleine Abweichung von unserer ursprünglichen Höhe, denn die Wirbelschleppe sinkt nach unten ab; auch das wird uns auf dem Display hier angezeigt; und wir sehen die Höhe des Wirbelschleppen-Endes angezeigt – relativ zu unserer Höhe: Die ist noch 400 Fuß unter uns; wir sehen also, dass die Wirbelschleppe hier abgesunken ist; wie man das auch bei dieser Wettersituation mit einer relativ normalen Atmosphäre erwarten würde; und damit reicht eine relativ kleine Höhenänderung nach oben schon aus, um der Wirbelschleppe auszuweichen."

Eine Höhenänderung von 500 Fuß würde ein Pilot im Alltag mit der Flugsicherung abstimmen müssen. Dann kann er der Gefahr ausweichen – im Optimalfall ohne, dass die Passagiere davon etwas merken, betont Tobias Bauer: 

"Der Wunsch ist, dass man ohne leichtes Rütteln durchkommt. Da die Bewegungen der Wirbelschleppen nur mit gewissen Wahrscheinlichkeiten vorhergesagt werden können, würde man einen Abstand wählen, in denen es vielleicht – wenn man Pech hat – noch gerade eben feststellbar ist; aber auf jeden Fall nicht mehr gefährlich; der Luftraum ist auch voll genug, dass man die Manöver halt nicht beliebig großräumig durchführen kann."

Es werden noch einige Jahre vergehen, bis das Wirbelschleppen-Warnsystem so ausgereift ist, um in der Luftfahrt mitfliegen zu können. Wie die Vereisungsvorhersagen und die professionelle Flugwetterberatung hat das System ein Ziel: Das Fliegen ein Stück weit sicherer und effizienter zu machen.

André Koloschin steuert den Airbus derweil in einem leichten Schwenk zunächst nach rechts, Richtung Osten über die Elbe hinweg. Ein ruhiger Flug ohne besondere Vorkommnisse neigt sich dem Ende zu – wenn auch nur im Simulator. In einem weiten Bogen geht es jetzt nach Südwesten über die Altmark hinweg, zurück zum Forschungsflughafen Braunschweig.

Autor: Lutz Reidt
Sprecherin und Sprecher: Nina West und Max Urlacher
Regie: Frank Merfort
Ton: Hermann Leppich
Redaktion: Martin Mair
Produktion: Deutschlandfunk Kultur 2019

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