Stuttgart - Tagelang hat er rumort und Aschewolken in den Himmel gespuckt, dann legte der isländische Vulkan Eyjafjallajökull viele Flughäfen Europas lahm. Der Luftraum über Deutschland wurde erstmals am 17. April gesperrt. Die Gefahr, dass feine Vulkanasche die Triebwerke zum Stillstand und Flugzeuge zum Absturz bringen könnte, war den Experten der Deutschen Flugsicherung offensichtlich zu groß. Die dem Bundesverkehrsministerium unterstellte Behörde hatte ihre Entscheidungen aufgrund von Computersimulationen getroffen, die auf Daten der Wetterdienste und des Beratungszentrums für Vulkanasche in London beruhten.

Daran gab es seitens der Fluggesellschaften heftige Kritik. Sie monierten, dass der Luftraum über Nordwesteuropa nur auf Grundlage von Computersimulationen geschlossen werde. Der "Stern" zitierte Wolfgang Mayrhuber, den Chef der Lufthansa, mit den Worten: "Wenn in England ein Institut sitzt, das einen Vulkanausbruch aus Island mit mathematischen Modellen fortrechnet und dann uns erklärt, was in Deutschland in Hannover, in Hamburg, in Berlin zu welcher Stunde passiert, dann darf man das nicht mehr ernst nehmen."

Simulationen beeiflussen

Der Streit zeigt: Computersimulationen können die Entscheidungen von Umweltpolitikern und -behörden beeinflussen. "Doch wie fließt das in Simulationsrechnungen fokussierte Fachwissen überhaupt in politische Entscheidungsprozesse ein?", fragt Dirk Scheer vom Institut für Technik- und Umweltsoziologie der Universität Stuttgart. Simulationsmodelle, so Scheer, sind einerseits neben Theorie und Experiment eine dritte Methode neues Wissen zu erlangen, da sie komplexe Ursache-Wirkung-Ketten über die Zeit hinweg abbilden können. Weil sie jedoch "nur" Aussagen über Wahrscheinlichkeiten liefern, könnten sie andererseits die Erwartungen der Politik - nämlich ein klares Ja oder Nein - meist nur schwer erfüllen.

Dieses Spannungsfeld zwischen Wissenschaft und Politik will Scheer näher ausleuchten und hat zusammen mit Kollegen das Forschungsvorhaben Coplos auf den Weg gebracht. Die englische Abkürzung steht für: Kommunikation der Aussichten und Einschränkungen von Simulationsergebnissen für Entscheidungsträger. Das Projekt ist Teil des Forschungsverbunds Sim-Tech, für den die Universität Stuttgart 2007 in der Exzellenzinitiative den Zuschlag bekommen hat - nicht zuletzt, weil neben Mathematikern und Ingenieuren auch Sozialwissenschaftler beteiligt sind.

Das Coplos-Team untersucht nun, wie eine im April dieses Jahres veröffentlichte Simulationsstudie zur unterirdischen CO2-Lagerung in Ministerien, nachgeordneten Behörden und bei Politikberatern beurteilt wird. Die auch als Carbon Capture and Storage (CCS) bezeichnete CO2-Lagerung in leeren Erdgaslagerstättten oder in salzhaltigen Grundwasserschichten soll helfen, größere Mengen des Treibhausgases dauerhaft aus der Luft zu entfernen. Allerdings steckt diese Technologie noch in den Anfängen, viele Fragen zur Sicherheit und Wirtschaftlichkeit sind ungeklärt.

Die Studie diente zunächst einem anderen Zweck

Die vom Institut für Wasserbau der Uni Stuttgart und von der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe erstellte Studie diente ursprünglich einem ganz anderen Zweck. "Sie soll zeigen, dass in Deutschland das nötige Knowhow vorhanden ist, um die Druckentwicklung bei der CO2-Speicherung zu simulieren", erläutert Holger Class vom Stuttgarter Lehrstuhl für Hydromechanik.

Bisherige Simulationen zum Thema CCS betrachten meist nur die Speicherstätte selbst; die Auswirkungen auf benachbarte geologische Strukturen sind bisher nicht ausreichend untersucht. Class und seine Kollegen simulierten deshalb, wie sich im Untergrund der durch das injizierte CO2 aufgebaute Druck ausbreitet.

Sie simulierten zum einen, wie das Einbringen von insgesamt 25 Millionen Tonnen Kohlendioxid den Druck in einer fiktiven Buntsandstein-Speicherstätte und in den angrenzenden geologischen Strukturen verändert, und zwar über einen Zeitraum von 100 Jahren hinweg. Zum anderen verglichen sie die Aussagekraft zweier Simulationswerkzeuge, die von ihrem Institut und der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe entwickelt worden waren.

Das Druckverhalten lässt sich gut voraussagen

"Das Druckverhalten lässt sich vergleichsweise gut voraussagen und berechnen", sagt Class. Die Ergebnisse zeigen: im Bereich der Speicherstätte baut sich rasch ein Überdruck auf, der stark abfällt, sobald kein Kohlendioxid mehr eingebracht wird. Je weiter man sich vom Speicherort entfernt, desto später macht sich der Überdruck bemerkbar und fällt dann langsamer ab. Für die Wissenschaftler war zudem interessant, dass die Ergebnisse der beiden eingesetzten Simulationsprogramme gut vergleichbar sind.

Die vom Bund initiierte Studie liegt jetzt bei Behörden und Verbänden. Der Politologe Dirk Scheer will ihren Weg dort bis zum Jahresende verfolgen und mit einem Teil der Leser ausführliche Interviews führen. "Wir wollen mehr darüber wissen, wie eine solche Computersimulation von unterschiedlichen Empfängern eingeschätzt wird", erläutert Scheer. "Wie urteilen etwa Geologen im Umweltbundesamt im Vergleich zu Juristen in den Ministerien, und wie geben sie ihr Wissen an die politischen Entscheidungsträger weiter?"

Grenzen und Unsicherheiten der Modelle

Ein wichtiger Aspekt dieser Interviews betrifft die Grenzen und Unsicherheiten von Simulationsmodellen. "Wie nehmen die Rezipienten zum Beispiel wahr, was eine Simulation überhaupt leisten beziehungsweise nicht leisten kann?", fragt Scheer. "Und inwieweit erkennen sie mit Simulationen immer einhergehende Unsicherheiten und Unbestimmtheiten?"

Eine erste Auswertung der Coplos-Studie soll im kommenden Jahr vorliegen. Die Sim-Tech-Forscher hoffen, durch das Nachvollziehen der Kommunikationsschritte zwischen Wissenschaft und Politik mehr darüber zu erfahren, nach welchen Kriterien Computersimulationen beim Umgang mit technischen und gesellschaftlichen Risiken beurteilt werden.