Einstieg

Ein viermotoriges Verkehrsflugzeug flog durch eine Aschewolke, ohne dies zu bemerken. Der Flugweg dieses Flugzeugs befand sich in sicherer Entfernung zu einer in der Nähe vorhergesagten Aschewolke. Eine anschließende Untersuchung nach der Rückkehr (68 h Flugzeit) führte zum Wechsel eines Triebwerks. Eine Öluntersuchung des Triebwerks zeigte hohe Sulfatwerte, die von der Aschewolke stammten. Die Aschekonzentration konnte nicht verifiziert werden, aber es konnten Aschepartikel in der Grösse von 1 bis 10 µm ermittelt werden.

Dieser Zwischenfall ereignete sich nicht im Jahr 2010, sondern bereits im Jahr 2000 auf einer DC8 der NASA.

Am 20. März 2010 begann der Vulkan Eyjafjallajökull auf Island mit seinem Ausbruch. Wie sich in den folgenden Wochen und Monaten zeigte, traf seine Aschewolke auf ein kaum darauf vorbereitetes Luftfahrtsystem in den Staaten Europas.

Nach dem Hauptausbruch im April und der Ausbreitung der Aschewolke über Europa wurden ab dem 15. April nach und nach große Teile des europäischen Luftraums für Flüge nach Instrumentenflugregeln geschlossen. Damit wurde praktisch die kommerzielle Luftfahrt in Europa gestoppt. Es wurden vereinzelt Flüge ohne Passagiere nach Sichtflugregeln durchgeführt, an den Flugzeugen konnten keine Schäden festgestellt werden.

Ab dem 19. April wurden durch diverse Airlines im großen Maße Flüge nach Sichtflugregeln auch mit Passagieren durchgeführt. Ab dem 20. April wurden die Lufträume nach und nach wieder geöffnet. Dabei wurde am Anfang von einem Grenzwert für den Aschegehalt ausgegangen der bei Null gelegen hat, bis dann ab dem 21. April Asche-Konzentrations-Karten herausgegeben wurden.

Rechtliche Rahmenbedingungen / Herstellervorgaben

Die Sperrung der Lufträume erfolgte in Übereinstimmung mit den Vorgaben der Internationalen Zivilluftfahrt Organisation (ICAO). Der ICAO „Volcanic Ash Contingency Plan EUR Region“ beschreibt standardisierte Verfahren zur Benachrichtigung von Luftfahrzeugführern bei Vulkanausbrüchen, Verfahren zur Erstellung von Gefahrenzonen sowie der Erstellung von Vorhersagen. Diese Aufgaben werden für die isländischen Vulkane vom „Volcanic Ash Advisory Center“ (VAAC) in London wahrgenommen. Problematisch ist bei diesem Verfahren, dass es lediglich eine Gefahrenzone um den Vulkan gibt und ein als pauschal „mit Asche kontaminiert“ eingestuftes Gebiet, ohne dass ein Grenzwert existiert.

Ebensowenig gab es Richtlinien (Grenzwerte) seitens der Triebwerkshersteller für Flüge in mit Asche kontaminierter Luft. Demgegenüber existieren aber eindeutige Notverfahren für die Flugbesatzung für den Einflug in Aschewolken.

Seit dem Ausbruch ist viel Bewegung in die Thematik gekommen. Schon am 20. April legte die Britische Luftfahrtbehörde CAA in Absprache mit den Herstellern erstmalig einen verbindlichen Grenzwert von 2 mg/m³ fest. Dieser wurde in den o.g. Asche-Konzentrationskarten farbig dargestellt: Region mit einer Konzentration von mehr als 2 mg/m³ wurden als „No Fly Zone“ gekennzeichnet und mit einer 60 nautischen Meilen breiten Pufferzone versehen. Regionen mit einer Konzentration von 0,2 – 2 mg/m³ gelten als „geringfügig kontaminiert“ und dürfen unter Auflagen (täglich detaillierte Sichtkontrollen durch die Wartungsbetriebe, wöchentliche Triebwerksölanalyse an einem Teil der Flotte, etc.) durchflogen werden.

Am 17. Mai wurden die Grenzwerte nach Rücksprache mit den Herstellern angehoben und die Zonen modifiziert: Die Pufferzone wurde wieder abgeschafft und zwischen der unveränderten „geringfügig kontaminierten“ Zone und der „No Fly Zone“, die jetzt ab 4mg/m³ beginnt, wurde eine neue Zone etabliert, die den Flugbetrieb mit weiteren Beschränkungen zulässt: Eventuell vorhandene zeitliche Limits des Flugzeug- und Triebwerksherstellers müssen berücksichtigt und vorgelegt werden, die Asche darf nicht visuell zu erkennen sein und erweiterte Wartungsanweisungen müssen nach jedem Flug beachtet werden. Die Asche-Konzentrations-Karten berücksichtigen diese neue dreistufige Gliederung.

Modelle und Messungen

Es gibt verschiedene Modelle zur Vorhersage der Ausbreitung von Aschepartikeln. Die Vorhersage der Ausdehnung und Lage der Wolke weist bei allen Modelle große Übereinstimmungen auf. Deutliche Unterschiede gibt es aber bei der prognostizierten Konzentration. Die Berechnung beruht vor allem auf einer Eingangsgröße: Der Menge (Masse) an ausgeworfenen Partikeln.

Neben der Berechnung der Konzentration der Teilchen spielt auch die Partikelgröße eine Rolle: Je größer die Partikel, desto eher fallen diese zu Boden. Auch die Zusammensetzung der Partikel ist von Bedeutung, wobei diese nicht pauschal zu erfassen ist und sich von  Ausbruch zu Ausbruch unterscheidet.

Messungen der Wolke zur Verifikation der Modelle können von der Erde aus über Laseranlagen („LIDAR“) oder über Messflüge erfolgen. Nur letztere bieten zuverlässige Aussagen über die Partikelgröße, -konzentration und Zusammensetzung.

VC-Forderungen

Die Vereinigung Cockpit fordert:

• Die nautische Gewalt des Kommandanten bleibt unangetastet.
• Der Flugbetrieb stellt den Besatzungen alle notwendigen Daten zur qualifizierten Entscheidungsfindung zur Verfügung, u.a. auch die vom VAAC veröffentlichten farbigen Vorhersagekarten, SAT-Karten und EUMETSAT-Aschekarten. Eine kontinuierliche Unterstützung während des Fluges wird gewährleistet.
• Flugwege werden frei von signifikanten Asche-Gefahren geplant.
• Überflüge von „No Fly Zones“ sind in der operationellen Betrachtung dem Überflug von Gebirgen gleichzusetzen.
• Die VC lehnt gewerbliche Flüge nach Sichtflugregeln für Verkehrsflugzeuge ab. Mit der Aktion „Sicherer Himmel“ fordert die VC bereits seit längerem Instrumentenflug- und Sichtflugverkehr strikter zu trennen.
• Das zuständige Vorhersagezentrum liefert relevante Daten / Gefahrenzonen zeitnah, zuverlässig und präzise bezüglich Modellierung, Messung, Verifikation und Darstellung. Die ICAO sorgt für eine Harmonisierung der Grenzwerte und Darstellung der Asche Konzentration zwischen den einzelnen VAACs. Die VAAC geben zur besseren operationellen Nutzung Karten für die folgenden Flughöhenbereiche heraus: FL0-100, 100-200, 200-300, 300-400+.
• Schaffung von übergeordneten Triebwerks-Grenzwerten für relevante Asche-Parameter (Zusammensetzung, Konzentration, Partikelgröße, Säuregehalt).
• Schaffung von international abgestimmten Entscheidungsfindungsprozessen hinsichtlich der Schließung / Öffnung von Lufträumen.
• Grundlegende Forschung über die Auswirkungen von Asche auf den Betrieb von Verkehrsflugzeugen. Weiterentwicklung der Modellierung, Vorhersage und Messgenauigkeit der Asche-Partikel in Aschewolken.
• Schaffung international einheitlicher Verfahren zur detaillierten Gefahrenanalyse für den Einflug in geringfügig kontaminierte Gebiete.
• Ausrüstung von Verkehrsflugzeugen mit geeigneter Sensorik zur Erkennung von kritischen Aschekonzentrationen.
• Schulung der Besatzungen zur operationellen Berücksichtigung von Vulkanasche-Informationen