Am 21. Mai 2024 geriet Flug SQ321 von Singapore Airlines auf dem Weg von London nach Singapur in extreme Turbulenzen. Ein 73-jähriger Passagier erlitt einen Herzinfarkt und starb noch während des Flugs. Mehr als 30 weitere Insassen, darunter auch Crewmitglieder, wurden verletzt. Die Maschine musste außerplanmäßig in Bangkok landen.

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Nur wenige Tage später kam es zu ähnlichen Vorfällen: Auf einem Flug von Qatar Airways zwischen Doha und Dublin wurden zwölf Menschen verletzt, bei Turkish Airlines traf es eine Flugbegleiterin schwer.

Was wie eine Häufung tragischer Zufälle klingt, ist längst Teil einer größeren Entwicklung. Schwere Turbulenzen treten immer häufiger auf – und Forschende sehen im Klimawandel eine der Hauptursachen. 

Klimawandel und Turbulenzen: Warum es häufiger ruckelt

Atmosphärenwissenschaftler Paul Williams von der Universität Reading ist einer der führenden Experten auf dem Gebiet. Seine Forschung zeigt: Der Klimawandel verändert die Struktur der oberen Atmosphäre – und damit die Bedingungen, unter denen Flugzeuge unterwegs sind. In einem Interview mit der „BBC“ warnt Williams: „Wir müssen in den nächsten Jahrzehnten weltweit mit einer Verdopplung oder Verdreifachung der schweren Turbulenzen rechnen.“

Besonders betroffen seien Flugrouten über stark frequentierten Regionen wie Europa, Nordamerika oder dem Nordatlantik. Der Grund: Durch die Erderwärmung verstärken sich die Temperaturunterschiede zwischen tropischer Warmluft und polarer Kaltluft. Dieser Kontrast verstärkt den Jetstream – ein bandförmiger, mehrere Hundert Stundenkilometer schneller Luftstrom in etwa zehn bis zwölf Kilometern Höhe.

Das könne direkte Auswirkungen auf Fluggäste haben, so Williams weiter: „Jede zehnminütige schwere Turbulenz, die wir heute erleben, könnte sich auf 20 oder 30 Minuten verlängern.“

Clear-Air-Turbulenzen: Unsichtbar und kaum vorhersehbar

Grundsätzlich lassen sich Turbulenzen grob in drei Haupttypen einteilen: 

  • Konvektive Turbulenzen entstehen in Gewitter- oder Cumulonimbus-Wolken,
  • orografische Turbulenzen durch Luftverwirbelungen an Gebirgen,
  • Clear-Air-Turbulenzen (CAT) durch abrupte Windänderungen in klarer Luft.

Gerade Clear-Air-Turbulenzen (CAT) gelten als besonders gefährlich. Sie treten in wolkenfreier, scheinbar ruhiger Atmosphäre auf – und sind damit für Piloten und Passagiere besonders tückisch. Williams erklärt dem britischen Nachrichtensender: „CAT ist schwer vorherzusagen, weil sie nicht mit konvektiven Wetterphänomenen wie Gewittern oder Wolken verbunden ist, die Radarsysteme erkennen könnten.“

Zwar verfügen Verkehrsflugzeuge heute über leistungsfähige Wetterradars, erhalten Satellitendaten und nutzen meteorologische Vorhersagemodelle. Dennoch bleiben die Grenzen deutlich. Laut Williams seien derzeit etwa 70 bis 75 Prozent der Turbulenzereignisse bis zu 18 Stunden im Voraus vorhersagbar. Doch gerade bei CAT greife diese Technik oft zu kurz, weil sie in sogenannten Scherwinden entstehe – also an abrupten Änderungen der Windrichtung oder Windgeschwindigkeit in unterschiedlichen Höhenlagen. Diese entfalteten ihre Wirkung oft spontan und lokal begrenzt, sagt er.

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Turbulenzen durch Gewitter nehmen zu: Mehr Blitze, mehr Gefahr

Doch nicht nur unsichtbare Turbulenzen wie CAT nehmen zu – auch die sichtbaren Störungen durch Gewitterwolken werden häufiger und intensiver. Der Klimawandel verändert nicht nur die Windmuster, sondern auch die Dynamik konvektiver Wetterphänomene.

Eine im Fachjournal „Science“ veröffentlichte Studie zeigt: In den Vereinigten Staaten nimmt die Zahl der Blitzschläge mit jedem Grad globaler Erwärmung um etwa zwölf Prozent zu. Blitze gelten in der Meteorologie als deutlicher Hinweis auf starke vertikale Luftbewegungen, die Turbulenzen auslösen können.

Diese Entwicklung bestätigt auch die Beobachtung aus dem Cockpit. Der britische Linienpilot Nathan Davies berichtete im Gespräch mit der „BBC“, dass er inzwischen „regelmäßig Gewitterzellen mit einem Durchmesser von über 80 Meilen“ sehe – ein Ausmaß, das früher deutlich seltener gewesen sei. Solche Systeme seien nicht nur gewaltig, sondern bewegten sich teils „schnell und unvorhersehbar“.

Zwar seien große Cumulonimbus-Wolken bei klarer Sicht gut zu erkennen und in der Regel umfliegbar, betont Davies. Doch die zunehmende Dichte solcher Zellen erschwere die Ausweichmanöver: „Es wird enger da oben.“

Turbulenzen besser vorhersagen: Was wir von Vögeln lernen können

Angesichts der zunehmenden Unberechenbarkeit von Turbulenzen stellt sich für Forschende und Fluggesellschaften zunehmend die Frage: Wie lässt sich das Risiko besser erkennen – oder sogar gezielt vermeiden?

Bislang stehen Pilotinnen und Piloten dafür nur begrenzte Mittel zur Verfügung. Zwar greifen sie auf verschiedene technische Systeme zurück, doch eine lückenlose Turbulenzvorhersage gibt es nicht. Genutzt werden unter anderem:

  • Bordradarsysteme, die Gewitterzellen und konvektive Turbulenzen erkennen,
  • Satellitengestützte Vorhersagekarten, etwa vom Deutschen Wetterdienst oder dem U.S. Aviation Weather Center,
  • PIREPs (Pilot Reports), also Erfahrungsberichte von vorausfliegenden Crews,
  • Numerische Wettermodelle, die Turbulenzparameter wie Windscherung oder vertikale Temperaturgradienten berechnen.

Trotz dieser Instrumente bleibt die Lage oft unsicher – besonders bei Clear-Air-Turbulenzen. Um neue Erkenntnisse zu gewinnen, richtet sich der Blick der Wissenschaft inzwischen auf ein überraschendes Vorbild: Vögel. Genauer gesagt – Arten, die in große Höhen vordringen und über lange Strecken in der Luft bleiben. Eine davon ist der Fregattvogel.

„Ihr Flug ist eine Achterbahnfahrt“, sagte Emily Shepard, Professorin für Vogelflug und Luftströmungen an der Universität Swansea in Wales, in einem weiteren Interview mit der „BBC“. Die Tiere seien vollständig auf Wind und Thermik angewiesen, um sich in der Luft zu halten – teilweise monatelang. Um die nötige Flughöhe zu erreichen, nutzten sie gezielt starke Aufwinde in bergigen Kumuluswolken – genau jenen Wolkentyp, den Piloten wegen der damit verbundenen Turbulenzen bewusst meiden.

„Sie gewinnen an Höhe in diesen sehr, sehr turbulenten Wolkensystemen“, so Shepard weiter. Wie es den Vögeln gelingt, dabei dennoch kontrolliert zu fliegen, ist bislang kaum verstanden. Klar sei nur: Sie spüren Luftbewegungen, auf die Flugzeuge derzeit noch nicht reagieren können.

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Turbulenzen und Flugzeugbau: Was die Natur dem Design voraus hat

Die Forschung zum Vogelflug liefert nicht nur Impulse für bessere Turbulenzprognosen – sie könnte auch das Flugzeugdesign der Zukunft prägen. Insbesondere in der Entwicklung neuer Luftfahrtsysteme, etwa senkrecht startender Fluggeräte für den urbanen Raum, rückt die Anpassungsfähigkeit tierischer Flugmechanik zunehmend in den Fokus.

Ingenieurinnen und Tiermediziner untersuchen derzeit vor allem die Schleiereule. Ihr Flug gilt als besonders stabil – auch bei böigem Wind. Die Tiere verfügen über ein anatomisches System, das wie eine Art Aufhängung funktioniert: Die Flügel dämpfen Luftstöße ab, während Kopf und Rumpf während des Flugs erstaunlich ruhig bleiben.

Eine 2020 in den „Proceedings of the Royal Society“ veröffentlichte Studie kam zu dem Schluss, dass sich dieses Prinzip auf die Luftfahrt übertragen ließe. Wörtlich heißt es dort: „Ein entsprechend abgestimmtes Design mit klappbaren Flügeln könnte auch in kleinen Flugzeugen nützlich sein, um Böen und Turbulenzen abzufangen.“

Die Idee: Flügel, die sich dynamisch an veränderte Luftströmungen anpassen, könnten Turbulenzen nicht nur abmildern, sondern aktiv ausgleichen – ganz wie bei ihren biologischen Vorbildern.

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Neue Technologien zur Turbulenzvermeidung: Sensoren und KI im Test

Dann gibt es noch diejenigen, die argumentieren, dass Künstliche Intelligenz (KI) eine Lösung sein könnte. Ein Beispiel kommt aus Österreich: Das Start-up Turbulence Solutions hat ein System entwickelt, das Luftveränderungen in Echtzeit erkennt und automatisch kleine Klappen an den Flügeln ansteuert. Diese reagieren sofort auf instabile Strömungen – ähnlich einem Stoßdämpfer in der Luft. Laut Unternehmensangaben können dadurch moderate Turbulenzen in Leichtflugzeugen um bis zu 80 Prozent reduziert werden.

Noch einen Schritt weiter geht ein Forschungsprojekt am California Institute of Technology. Dort wird ein KI-basiertes System mit dem Namen FALCON getestet, das den Luftstrom über den Tragflächen während des Flugs kontinuierlich analysiert. Die KI lernt dabei nicht nur aus den aktuellen Daten, sondern passt in Sekundenbruchteilen die Steuerbefehle an – ein Ansatz, der Turbulenzen nicht nur passiv abfedern, sondern aktiv ausgleichen soll. Doch die Anwendung in der zivilen Luftfahrt steht noch ganz am Anfang. 

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Fliegen in Zeiten des Klimawandels – mit Gurt und Geduld

Ob technologische Innovation, bessere Vorhersagemodelle oder Inspiration aus der Natur – das Interesse an Lösungen für das Turbulenzproblem wächst. Doch ganz vermeiden lassen sich die Erschütterungen wohl nicht.

Pilot Andrew Davies bringt es gegenüber „BBC“ pragmatisch auf den Punkt: „Ich bin viel nervöser und freue mich nicht mehr so sehr auf das Fliegen wie früher“, gibt er zu. „Aber ich lasse mich davon nicht unterkriegen. Sobald ich mich hinsetze, lege ich meinen Sicherheitsgurt an, und wenn ich aufstehen muss, wähle ich den richtigen Moment – dann bin ich schnell wieder auf meinem Platz und angeschnallt.“ Denn so heftig das Rütteln mitunter ist – gefährlich ist es meist nur dann, wenn man nicht angeschnallt ist.