KLIMA-MEDIA.de Pressespiegel & Infoblog

Ruß kann wärmend oder kühlend wirken: Unsicherheitsfaktor in Klimavorhersagen

Montag 22. April 2013 von birdfish

Die Verbrennung von fossilen und nachwachsenden Rohstoffen beeinflusst unser Klima durch die Entstehung von Ruß.

Schwarzer RauchRauch eines Feuers in extrem trockener Vegetation in australischer Wüste. Foto: C. Hadfield / NASA

Dieser kann – je nach Situation wärmend oder kühlend wirken. Viele Gründe machen es schwer, eine Bilanz der schwarzen Kohlenstoffpartikel zu ziehen, wie ein Artikel im Forschungsmagazin Science zeigt.

Vor einigen Monaten überraschte eine wissenschaftliche Publikation die Klimaforscher weltweit. Ein amerikanisches Forscherteam kam zu dem Schluss, dass der Beitrag, den Ruß an der weltweiten Klimaerwärmung liefert, etwa doppelt so groß ist, wie bisher angenommen. Rußpartikel entstehen bei der Verbrennung fossiler Energiequellen wie Kohle und Öl und auch bei der Nutzung von Biomasse wie Holz. Die Forscher um die Chemikerin Tami Bond stufen den schwarzen Kohlenstoff (Black Carbon), so der wissenschaftliche Sammelbegriff für Rußpartikel, in seiner Klimaschädlichkeit sogar höher ein als die des Treibhausgases Methan.

Wie es zu solch großen Differenzen in der Bewertung der Klimawirkung von Ruß kommen kann, beschreibt eine aktuelle Publikation im Wissenschaftsmagazin Science. Gemeinsam mit seinem kalifornischen Kollegen Veerabhadran Ramanathan erklärt Meinrat O. Andreae, Direktor am Mainzer Max-Planck-Institut für Chemie, welche globalen und regionalen Klimaauswirkungen die schwarzen Partikel haben können. Ruß ist in der Erdatmosphäre die größte Absorptionsquelle von Sonnenstrahlung.

„Anders als die chemisch präzise definierten Treibhausgase sind Rußpartikel verschiedenartig aufgebaut und haben sehr unterschiedliche chemische und physikalische Eigenschaften. Allein das macht es schwierig, den Einfluss von Ruß auf das Klima genau zu bestimmen“, sagt der Mainzer Klimaforscher Prof. Andreae. „Eine konkrete Ursache, warum die Vorhersagen so weit auseinander liegen, sehen wir im sogenannten braunen Kohlenstoff.“ Diese Kohlenstoffpartikel entstehen auch bei der Verbrennung von Biomasse und durch chemische Reaktionen in der Atmosphäre. Genau wie schwarzer absorbiert brauner Kohlenstoff Licht und Wärme – eine Tatsache, die bisher in den meisten Klimamodellen ignoriert wurde. Man nahm im Gegenteil an, dass brauner Kohlenstoff unser Klima sogar kühlt, da die Partikel mehr Sonnenlicht zurück in den Weltraum reflektieren als sie an die Erde abgeben.

Für eine Klimabilanz muss man alle Wirkmechanismen von Ruß kennen

Ein weiterer Unsicherheitsfaktor liegt im Zusammenspiel der kühlenden und erwärmenden Eigenschaften von Ruß. Rußpartikel nehmen nicht nur besonders gut Wärme auf und geben sie an die Erdatmosphäre ab. Sie dienen auch als Keime für die Kondensation von Feuchtigkeit, was schließlich zur Wolkenbildung führt. Und Wolken wiederum reflektieren die Sonnenstrahlung. Um eine korrekte Bilanz für Ruß zu erstellen, muss man also alle klimarelevanten Mechanismen genau kennen – kühlende wie erwärmende.

Eine solche Bilanz erstellten die amerikanischen Wissenschaftler um Bond in ihrer Studie. Sie fassten dazu alle verfügbaren Simulationen und Beobachtungen zusammen und berechneten die Energiemenge, die die schwarzen Partikel aus der Sonnenstrahlung absorbieren und somit an das Klimasystem abgeben können. Der sogenannte Strahlungsantrieb (radiative forcing) liegt mit 1,1 Watt pro Quadratmeter doppelt so hoch wie der Wert, der 2011 in einer Studie des UN Umweltprogramms (UNEP) und der weltweiten Meteorologischen Organisation (WMO) zur Vorhersage der Erderwärmung genutzt wurde. Für Bond und ihre Kollegen ist Ruß also viel klimarelevanter als bisher angenommen.

Wie ist dieser große Unterschied zu früheren Berechnungen zu erklären? Andreae und sein Kollege Ramanathan vergleichen unterschiedliche Ansätze zur Herleitung des Strahlungsantriebs durch die Absorption von Licht durch Ruß. Der Klimaforscher Ramanathan hat ihn aus Absorptionsdaten von Satelliten und 140 Bodenmessstationen ermittelt. Die Bond-Studie leitet zunächst einen wesentlich kleineren Wert aus Emissionsinventaren und Atmosphärenmodellen her, und muss ihn dann hochskalieren um den abgeleiteten Wert in die Nähe des Werts aus den Messdaten zu bringen. Daraus folgern Andreae und Ramanathan, dass in den meisten Klimavorhersagen entweder eine wichtige Quelle für Ruß nicht berücksichtigt wurde oder dass Daten aus sogenannten Abschätzungen der weltweiten Emissionen nicht zuverlässig genug sind.

Ruß macht regionale Klimavorhersagen noch unsicherer

Noch größer werden die Unsicherheiten durch den Faktor Ruß auf regionaler Ebene – beispielsweise bei Niederschlagsvorhersagen. Dies rührt unter anderem daher, dass Ruß gegenläufige Effekte bei der Entstehung von Wolken hat. Bei kleinen Wolken verringern die Partikel die Niederschlagseffizienz, bei großen Wolken steigt sie an. Der Ruß in der Luft über dem indischen Ozean wirkt wie ein Sonnenschirm, so dass sich das Meerwasser weniger erwärmt und deshalb weniger Wasser verdunstet. Als Folge befürchten Forscher, dass sich beispielsweise die Monsun-Regenfälle in Südasien abschwächen – einer Region, in der zunehmend Biomasse verbrannt wird.

Außerdem erzeugt die Absorption von Sonnenstrahlung durch Ruß in der Atmosphäre Wärmegradienten, wodurch sich die Luftströmungen verändern. Das wird unter anderem für die bereits beobachtete Verschiebung des Tropengürtels nach Norden verantwortlich gemacht.

Wurde die Strahlungsabsorption von Ruß in bisherigen Vorhersagen tatsächlich so deutlich unterschätzt, wie die amerikanischen Forscher um Bond behaupten, muss man regionale Klimaeffekte neu bewerten, so Andreae und Ramanathan. Das wiederum erfordert genau definierte Beobachtungen im Klimasystem, von Satellitendaten bis zu mikrochemischen Messungen von Aerosolen.

Und schließlich bleibt die Frage offen, ob sich all die Anstrengungen, die Entstehung von Ruß zu vermindern, wirklich lohnen. Denn mit der Verbrennung von fossilen Brennstoffen entstehen auch Stoffe wie Schwefeldioxid, die unser Klima kühlen. Eine Gesamtbilanz für unser Klima wird dadurch umso schwieriger.

Warum wir dennoch alles daran setzen sollten, die Entstehung von Ruß so weit wie möglich zu verringern, liegt in seiner Schädlichkeit für die menschliche Gesundheit. Geschätzte 3,5 Millionen Menschen sterben jährlich durch die Luftverschmutzung mit Ruß und verwandten Feinstaubpartikeln in Haushalten, besonders in den Entwicklungs- und Schwellenländern, wo oft noch am offenen Feuer gekocht wird.

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Gesundheitsrelevante Effekte durch zwei Jahre bestehende Umweltzone nachgewiesen

Montag 11. März 2013 von birdfish

Für die im März 2011 in Leipzig eingerichtete Umweltzone kann eine positive Startbilanz gezogen werden.

Umweltzone
Umweltzone. Foto: Foto: Tilo Arnhold / TROPOS

Auf der Pressekonferenz anlässlich des zweijährigen Bestehender Umweltzone wies das Leibniz-Institut für Troposphärenforschung e. V. (TROPOS) in Leipzig die Minderung der Rußkonzentration und damit einen elementaren gesundheitsrelevanten Effekt durch die Kernmaßnahme der insgesamt 48 kurz-, mittel- und langfristig wirkenden Maßnahmen des Luftreinhalteplans nach.
„Der Luftreinhalteplan mit der Einzelmaßnahme Umweltzone dient vor allem dem Gesundheitsschutz der Bevölkerung“, konstatiert Heiko Rosenthal, Bürgermeister für Umwelt, Ordnung, Sport der Stadt Leipzig. „Speziell die Umweltzone bewirkt jedoch mehr, als sich aus den von gesetzlicher Seite vorgegebenen Messungen ablesen lässt. Ihre Wirkung resultiert dabei aus dreierlei Effekten: der Nachrüstung älterer Dieselfahrzeuge mit einem Rußpartikelfilter, der Erneuerung und Verjüngung der Fahrzeugflotte sowie der immer stärkeren Nutzung des Umweltverbundes.“
Einen gesundheitsrelevanten Effekt der Umweltzone Leipzig hat das Leibniz-Institut für Troposphärenforschung nachgewiesen. „In Leipzig-Mitte am Ring wurde ein Rückgang des schwarzen, toxischen Kohlenstoffs, also Ruß, von circa 30 Prozent gemessen“, sagt Prof. Dr. Alfred Wiedensohler, Leiter der Abteilung Aerosole und Wolken am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung e. V.. „Diese Minderung in der Rußkonzentration an der Straße hängt direkt mit dem Rückgang der dieselbetriebenen Fahrzeuge und der veränderten Fahrzeugflotte zusammen. Ein Rückgang der Rußkonzentration von 1 µg pro Kubikmeter führt allerdings nur zu einer Minderung von wenigen Überschreitungstagen. Die Minderung der Toxizität des Feinstaubes an der Straße ist jedoch signifikant, da die toxischen Stoffe hauptsächlich auch in Verbindung mit Rußpartikeln stehen.“
„Die Erfahrung in Leipzig zeigt, dass sich die Luftqualität durch konsequent umgesetzte Maßnahmen, die gezielt auf die Minderung der Rußemissionen des Straßenverkehrs gerichtet sind, verbessern lässt“, sagt Dorothee Saar, Leiterin der Abteilung Verkehr und Luftreinhaltung im Berliner Büro des Deutsche Umwelthilfe e. V.. „Aktuelle Untersuchungen nennen Ruß als Klimatreiber an zweiter Stelle nach Kohlendioxid. Der Kampf gegen Ruß dient also sowohl dem Gesundheits-, als auch dem Klimaschutz. Die Ergebnisse zeigen auch, dass eine Maßnahme allein, und sei sie noch so effektiv wie die Umweltzone, nicht ausreicht, um dauerhaft die Einhaltung der Grenzwerte sicherzustellen.“
Der 2009 in Kraft gesetzte Luftreinhalteplan der Stadt Leipzig soll neben der Rußminderung vor allem absichern, dass der vorgegebene Grenzwert für das Tagesmittel an Feinstaub in Höhe von 50 µg pro Kubikmeter nicht mehr als 35 mal im Kalenderjahr überschritten wird. Daneben gilt es, den Jahres-grenzwert für Stickstoffdioxid in Höhe von 40 µg pro Kubikmeter zu unterschreiten. Einen wesentlichen Einfluss auf die Messergebnisse, insbesondere auf die Feinstaubbelastung, hat jedoch auch das Wetter, welches indirekt die Wahrnehmung der Wirkung von Luftreinhaltemaßnahmen wie die der Umweltzone in der Öffentlichkeit beeinflusst. Auch eine wetterbedingt höhere Belastung sollte nicht darüber hinwegtäuschen, dass durch das Wirken der Luftreinhaltemaßnahmen, das Konzentrationsniveau der kanzerogenen Feinstaubpartikel bereits erfolgreich gesenkt wurde. Im Ergebnis steht damit eine höhere Luftqualität.
Innerhalb der seit 1. März 2011 eingerichteten Umweltzone, eines mit Schildern gekennzeichneten Areals (etwa zwei Drittel des Leipziger Stadtgebietes), dürfen nur Fahrzeuge mit einer grünen Umweltplakette (Schadstoffgruppe 4) am öffentlichen Straßenverkehr teilnehmen.
Neben der Verpflichtung zur Gewährleistung eines hinreichenden Gesundheitsschutzes, bleiben auch andere grundlegende Bedürfnisse der Bevölkerung nicht unbeachtet. So wurden seitens der Stadt Leipzig Ausnahmeregelungen für den Privat- und Wirtschaftsverkehr erarbeitet, die soziale und wirtschaftliche Härten vermeidbar machen. Mit Stand zum 1. Januar 2013 waren insgesamt 4.530 Fahrzeuge vom Fahrverbot ausgenommen, hierunter fallen auch auswärtige Fahrzeuge. Dazu kommen noch die Euro 3-Fahrzeuge (gelbe Plakette), die auf Grund fehlender Partikelfilter am Markt derzeit nicht auf Grün nachgerüstet werden können.

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Germanwatch: Die Emissionen begrenzen und Mittel für Klimafinanzierung generieren

Mittwoch 6. März 2013 von birdfish

Germanwatch präsentiert ein Positionspapier, in dem dargestellt wird, wie der Weg hin zu einem globalen Mechanismus zur Begrenzung von Luftverkehrsemissionen aussehen sollte und warum dessen Implementierung so wichtig ist.

Cover Flugemissionen

Der Mechanismus sollte im Rahmen der Internationalen Organisation für Zivile Luftfahrt (ICAO), der innerhalb der UN zuständigen Organisation, von der Staatengemeinschaft verabschiedet werden. Neben dem Hauptziel der Emissionsreduktionen ist es wichtig, dass dieses Instrument Mittel für die internationale Klimafinanzierung generiert.

Positionspapier Emissionen im Flugverkehr (PDF)

Kurzpapier zur Bepreisung globaler Schiffs- und Flugemissionen (PDF)

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Deutschland kann wiederholt EU-Grenzwerte für Stickstoffdioxid nicht einhalten

Dienstag 26. Februar 2013 von birdfish

Nach Kenntnis des BUND will die Europäische Kommission 33 von 56 Fristverlängerungsanträge deutscher Städte zur Einhaltung der Stickstoffdioxid-Grenzwerte nicht genehmigen.

Schiffe tragen zum Ausstoß bei
Schiffe tragen zum Ausstoß der Gase bei – Foto: siepmannH / pixelio

Die Unterlagen seien nicht ausreichend und gingen in einigen Fällen nicht über das Niveau von Entwürfen hinaus, so die Begründung der EU-Kommission. So beinhalteten unter anderem die Minderungspläne für Hamburg, München, Stuttgart und viele Städte im Ruhrgebiet unzureichende Maßnahmen, durch die eine Einhaltung der Stickstoffdioxid-Grenzwerte bis zum Jahr 2015 nicht gewährleistet sei.

Jens Hilgenberg, BUND-Verkehrsexperte: “Die EU hat den zuständigen Behörden in Deutschland eine klare Watsche erteilt. Mit unausgegorenen Plänen zur Bekämpfung der Stickoxidbelastung lässt sich die Kommission nicht abspeisen. Wir fordern die Kommunen auf, sofort zu handeln und den motorisierten Individualverkehr zu reduzieren. Nur das kann zu einer Entlastung der Luft führen.”

Sollte die Kommission die Einwände gegen die Fristverlängerung aufrechterhalten, kämen enorme Strafzahlungen auf Deutschland zu.

Diese würden von der Bundesregierung mit großer Sicherheit an die Länder und Kommunen weitergereicht. “Es kann nicht sein, dass die Steuerzahler mal wieder für die Fehlplanungen der Politik zahlen müssen. Diese Gelder würden in den chronisch unterfinanzierten Haushalten der Kommunen eine viel sinnvollere Verwendung für eine Verbesserung des Radverkehrs oder den Ausbau des ÖPNV finden”, sagte Hilgenberg.

Hauptversucher von Stickstoffdioxid-Emissionen sei der Verkehr. Zu viele Pkw und Lkw in den Städten seien das größte Problem. In Städten mit großen Flüssen oder Hochseehäfen käme die Schifffahrt als eine der Hauptemittenten dazu. Aber auch ungefilterte Baumaschinen und Diesellokomotiven trügen zu den erhöhten Stickstoffdioxid-Belastungen bei.

2015 ist das Jahr, bis zum dem die Grenzwerteinhaltung von den Kommunen laut EU-Richtlinie 2008/50/EG maximal aufgeschoben werden kann. Voraussetzung dafür sind aber genaue Aufstellungen, welche Maßnahmen in den Städten wann getroffen werden sollen und welches Minderungspotential gesehen wird.

Zum “Beschluss der EU-Kommission vom 20.2.2013 betreffend die Mitteilung der Bundesrepublik Deutschland über die Verlängerung der Frist für das Erreichen der NO2-Grenzwerte in 57 Luftqualitätsgebieten” (PDF)

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Welche Auswirkungen hat der Sahara-Staub aus Afrika auf das Klima in der Karibik?

Montag 13. August 2012 von birdfish

Dringt Saharastaub aus Afrika über den Atlantik bis in die Karibik vor, dann verändert sich die chemische Zusammensetzung und Größe der Tropfen der dortigen Passatwindwolken.

Saharastaub über dem Atlantik
Saharastaub über dem Atlantik. Das Satellitenbild vom 26. Februar 2000 zeigt einen gewaltigen Sandsturm, der sich von Nordafrika über die Kanarischen Inseln Richtung Karibik bewegt. Foto: SeaWiFS Project, NASA/Goddard Space Flight Center and ORBIMAGE

Das berichten Forscher der Universität Puerto Rico, des Max-Planck-Instituts für Chemie und des Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (IfT) auf der Internationalen Konferenz zu Wolken und Niederschlag (ICCP 2012).
Das Projekt PRADACS (Puerto Rico African Dust Study) untersucht den Einfluss von Saharastaub, der über den Atlantischen Ozean transportiert wird, auf die Wolkenmikrophysik der Passatwindwolken (Flüssigwassergehalt, Anzahl und Größe der Tropfen) und deren Niederschlagsverhalten (Stärke, Häufigkeit) in der Karibik, letzteres insbesondere für den tropischen Regenwald Puerto Ricos. Mit dem selben Ziel werden auch die Veränderungen in der chemischen Zusammensetzung der Wolkentropfen und des Niederschlags studiert.
PRADACS wird von der Universität von Puerto Rico koordiniert, wobei mehrere amerikanische Universitäten und Forschungsinstitute (u. a. University of California San Diego, NOAA Boulder, Colorado State University) über eine Finanzierung durch die National Science Foundation (NSF) vertreten sind. Aus Europa nehmen die ETH Zürich, das Max- Planck-Institut für Chemie aus Mainz und das Leibniz-Institut für Troposphärenforschung aus Leipzig an PRADACS teil.

Die PRADACS-Studien werden in Puerto Rico durchgeführt – unter anderem auf dem Pico del Este, dessen Gipfel in der Region der Wolkenbildung liegt. Dieser Standort ermöglicht die Untersuchung tropischer Wolken, ohne dass Flugzeuge eingesetzt werden müssen, was die Kosten reduziert und längerfristige Beobachtungen innerhalb einer einzigen Wolke ermöglicht. Gleichzeitig wurde auch am Kap San Juan in der Nähe des Meeresspiegels gemessen. Dieses Projekt soll dazu beitragen, die Wissenslücken zu schließen zu den potenziellen Auswirkungen des Staubtransportes aus Afrika auf die Karibik-Region. Häufigerer und intensiverer Staub aus Afrika könnte die Sommertrockenheit erhöhen – mit möglicherweise spürbaren Konsequenzen für endemische Arten in den tropischen Bergnebelwäldern und für die Wasserversorgung in der Karibik.

Die Haupt-Messkampagne fand im Sommer 2011 statt. Dabei betrieb das Leibniz-Institut für Troposphärenforschung eines seiner Spezialsammelsysteme für Aerosolpartikel auf dem 1051 Meter hohen Pico del Este innerhalb des tropischen Regenwalds Puerto Ricos. „Wenn sich der Berg in einer Passatwindwolke befand, wurden mit diesem System direkt aus der Wolke Tropfen und nicht zu Tropfen aktivierten Aerosolpartikel (Interstitielle Partikel) getrennt gesammelt. Die Tropfen wurden im CVI-INT (Counterflow Virtual Impactor-Interstitial Inlet) verdunstet und auf diese Weise die sogenannten Wolkenresidualpartikel gewonnen, die den ursprünglichen atmosphärischen Wolkenkondensationskeimen entsprechen, welche die entsprechende Wolke haben entstehen lassen“, erklärt Dr. Stephan Mertes vom IfT, Experte für diese Art von Spezialgeräten. In Zusammenarbeit vor allem mit dem Max-Planck-Institut für Chemie wurden die Proben mikrophysikalisch und chemisch analysiert, um den Einfluss des Saharastaubs auf die Passatwindwolken besser zu verstehen.

Original-Publikationen:
S. Mertes, L. Schenk, J. Schneider, J. Schmale, A. Roth, F. Zurcher, O. Mayol-Bracero (2012): Aerosol particle activation and cloud drop charges observed inside trade wind cumuli during the Puerto Rican African Dust And Cloud Study (PRADACS). ICCP-2012, Leipzig. (#64)

L. Schenk, S. Mertes, M. Schäfer, F. Stratmann (2012): Size dependent CCNC measurements of cloud drop residues and interstitial particles of trade wind cumuli. ICCP-2012, Leipzig. (#787)

C. J. Valle Diaz, O. Mayol-Bracero, E. Torres Delgado, F. Zurcher, A. Gioda, T. Lee, J. Collett, P. DeMott, G. McMeeking, T. Hill, G. Franc, M. Díaz Martínez, E. M. M. Fitzgerald, M. D. Zauscher, L. A. Cuadra Rodríguez, K. Prather, J. K. Spiegel, W. Eugster, S. Mertes (2012): The Puerto Rico African Dust and Clouds Study (PRADACS) – Aerosol and Cloud Measurements at a Caribbean Tropical Montane Cloud Forest. ICCP-2012, Leipzig. (#890)

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Germanwatch für ‘Ticket Tax’: Erhalt und Weiterentwicklung der Luftverkehrssteuer

Freitag 9. März 2012 von birdfish

Die Umwelt- und Entwicklungsorganisation Germanwatch fordert die Bundesregierung dazu auf, entgegen erneuter Kritik an der Luftverkehrssteuer festzuhalten.

Klimasünde Luftverkehr
Klimasünde Luftverkehr – Foto: Dagmar Struß

Denn die sogenannte „Ticket Tax“ trägt zum Subventionsabbau bei und brachte dem Staat im letzten Jahr Einnahmen von 905 Millionen Euro ein. Erst acht Prozent der insgesamt 11,5 Milliarden Euro umfassenden Steuerbefreiungen des Luftverkehrs sind abgebaut. Ein Subventionsabbau im Luftverkehr ist aus Sicht von Germanwatch dringend geboten und muss auch aus volkswirtschaftlichen Gründen weiter vorangetrieben werden. Diese Subventionen bewirken enorme Wettbewerbsverzerrungen im Vergleich zu anderen Verkehrsträgern. Sie führen zum Aufbau massiver Überkapazitäten im Flugverkehr mit der Folge steil wachsender Treibhausgasemissionen.

„Eine zeitgemäße Weiterentwicklung der Luftverkehrssteuer als klimapolitisches Instrument in Deutschland ist dringend erforderlich“, kommentiert Christoph Bals, Politischer Geschäftsführer von Germanwatch. „Wir brauchen eine höhere und klimagerechte Besteuerung der Passagiere mit größerem Platzbedarf in der ersten Klasse und die Ausweitung der Ticket-Tax in der EU. Außerdem brauchen wir Maßnahmen für die Verlagerung von Kurzstreckenflügen auf die Bahn. Wenn die Einnahmen für den nationalen und internationalen Klimaschutz verwendet werden, könnte sich die klimapolitische Wirkung der Steuer zusätzlich erhöhen“, so Bals. So könne die Ticket Tax einen bedeutenden Beitrag zur Klimafinanzierung gerade im Rahmen des Sondervermögens „Energie- und Klimafonds“ leisten, der aufgrund der  niedrigen Erlöse aus dem Emissionshandel derzeit unterfinanziert ist.

Bals weist darauf hin, dass aus Klimaschutzgründen die CO2-Emissionen des Luftverkehrs massiv reduziert werden müssen. Ein weiteres Luftverkehrswachstum wie in den letzten 20 Jahren sei umweltpolitisch nicht verantwortbar. Die CO2-Emissionen des Luftverkehrs in Deutschland stiegen im Personenverkehr um 91 Prozent an, im Güterverkehr um 80 Prozent. Kein anderer Verkehrsträger hat ein ähnliches Wachstum verzeichnet wie die Luftverkehrsbranche. Trotz Einbeziehung des Luftverkehrs in den EU-Emissionshandel seit 2012 werde europaweit eine Steigerung der CO2-Emissionen des europäischen Luftverkehrs um 80 Prozent bis 2020 erwartet.

„Wir bestärken Bundesfinanzminister Schäuble, nicht an der Luftverkehrssteuer zu rütteln, sondern sie weiterzuentwickeln“, so Bals.


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Moderne Kraftwerke in der Kritik: Auch saubere Kohleverbrennung beeinflusst Klima

Freitag 17. Februar 2012 von birdfish

Moderne Kohlekraftwerke entziehen ihren Abgasen Schwefel und Stickstoff und reduzieren die Abgabe umweltgefährlicher Säuren damit deutlich.

Ultraleichtflugzeug nimmt Aerosole auf
Mit Ultraleichtflugzeug werden Aerosole direkt in Höhe der Abluftfahnen von Kraftwerken untersucht – Foto: Sylwester Arabas

Einen bislang unbeachteten klimarelevanten Nebeneffekt dieser Technologie haben nun Wissenschaftler des Instituts für Meteorologie und Klimaforschung des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) nachgewiesen: Die Reinigung führt zu einer Vervielfachung der Emissionen ultrafeiner Partikel, welche die Wolkenbildung so beeinflussen können, dass es zu geringeren und selteneren, dann jedoch heftigeren Niederschlägen kommt.

Mit komplexen technischen Verfahren entfernen moderne Kohlekraftwerke Schadstoffe aus ihren Abgasen: So minimiert die Rauchgaswäsche Schwefeldioxid auf wenige Prozent, die Selektive Katalytische Reduktion (SCR) setzt Stickstoffdioxid (NO2) zu Stickstoff und Sauerstoff um. Ein geringer Anteil, etwa zwei Prozent, des verbleibenden Schwefels wird dabei jedoch direkt in Schwefelsäure umgewandelt.

„Deren Masse fällt bei der Gesamt-Schwefelbilanz nicht ins Gewicht, allerdings verteilt sich diese geringe Masse auf eine extrem hohe Anzahl ultrafeiner Schwefelsäuretröpfchen: bis zu 50.000 Partikel pro Kubikzentimeter noch nach 50 Kilometern in der Abluftfahne“, sagt Wolfgang Junkermann vom Institut für Meteorologie und Klimaforschung – Atmosphärische Umweltforschung (IMK-IFU). Ein einzelnes Kraftwerk gibt dabei dabei so viele Partikel (Aerosole) in die Luft ab wie der Verkehr auf mehreren tausend Kilometern Autobahn. Mit nur wenigen Nanometern Durchmesser (ein Nanometer = ein Millionstel Millimeter) seien diese sogar noch kleiner als die feinen Aerosole aus Autoabgasen.

Der „Blue Plume“ (dt. „blaue Abluftfahne“) genannte Effekt ist Kraftwerks-Ingenieuren zwar bekannt, seine Auswirkungen auf die Umwelt sind bislang jedoch wenig untersucht. „Es ist sehr schwierig, diese ultrafeinen Aerosole in der Luft nachzuweisen und eindeutigen Quellen zuzuordnen“, so Junkermann. Die Forscher des IMK-IFU setzen deshalb ein Ultraleichtflugzeug – das kleinste bemannte Umweltforschungsflugzeug der Welt – ein, mit dem sie direkt in Höhe der Abluftfahnen die Emissionen und das Anwachsen der Aerosole verfolgen. Dabei haben sie bei Messungen in Deutschland, der Inneren Mongolei, Australien und Finnland beobachtet, dass die Schwefelsäuretröpfchen in der Atmosphäre innerhalb weniger Stunden zu Wolkenkondensationskernen anwachsen. „Die hohe, zusätzliche Anzahl dieser Kerne führt bei der Ausbildung von Wolken zu einer Verteilung des verfügbaren Wassers auf viele, aber kleinere Wolkentröpfchen. Damit verzögert sich zunächst die Bildung von Regentropfen“, erläutert Klimaforscher Junkermann „und die Wahrscheinlichkeit von Starkregen nimmt zu“. Anstelle gleichmäßiger, regional verteilter Regenfälle könne es einerseits zu längeren Trockenperioden, andererseits jedoch zu heftigeren Niederschlägen kommen. Wo diese dann schließlich fallen, sei nicht vorhersehbar. Das hänge von der Windrichtung und -geschwindigkeit in zwei bis fünf Kilometern Höhe ab und könne auch mehr als 1000 Kilometer entfernt sein.

Klimarelevant, so Wolfgang Junkermann, sei das in zweierlei Hinsicht: „Die Umverteilung des Niederschlags ist für die Landwirtschaft in regenarmen Gebieten ein Desaster. Zudem wirkt sich die längere Verweilzeit von Wasserdampf in der mittleren Atmosphäre möglicherweise negativ auf die Strahlungsbilanz und damit auf den Treibhauseffekt aus.“ Die Zusammenhänge zwischen lokalen Emissionen, regionaler Auswirkung auf Wolken und Niederschlag sowie auch auf die Energiebilanz der Atmosphäre seien bisher nur unzureichend untersucht und erfordern weitere Experimente und Modellrechnungen. Die KIT-Wissenschaftler wollen mit ihrem „fliegenden Aerosol-Labor“ hierzu Daten für Prozess-Studien liefern, die mit Bodenstationen, Satelliten und großen Forschungsflugzeugen nicht erhoben werden können.

Originalpublikation
Junkermann, W., Vogel, B., and Sutton, M.A., The climate penalty for clean fossil fuel combustion, Atmospheric Chemistry and Physics, 11, 12917-12924, 2011

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Zeppelin fliegt für die Klimaforschung – Jülicher Forscher messen Luftqualität

Dienstag 22. November 2011 von birdfish

In Friedrichshafen läuft jetzt eine Testkampagne: Jülicher Klimaforscher überprüfen und optimieren die Messausrüstung für den bisher größten wissenschaftlichen Einsatz eines Zeppelins NT ab Mai 2012.

Zeppelin NT
Zeppelin NT – Foto: Forschungszentrum Jülich

Dann startet das Luftschiff zu mehrwöchigen Flugmissionen – koordiniert von Jülicher Wissenschaftlern. Ziel sind Untersuchungen der Atmosphäre über den Niederlanden, Italien, dem Mittelmeer und schließlich 2013 über Finnland. Die Kampagne ist Teil des EU-Projekts PEGASOS, in dem 26 Partner aus 15 europäischen Staaten die Zusammenhänge zwischen Atmosphärenchemie und Klimawandel erforschen.

Drei verschiedene Sets von Messgeräten passen die Wissenschaftler in Friedrichshafen an den Innenraum des Zeppelins an und testen ihre Funktion bei Flügen. Ab Mai sollen diese Geräte dann unter anderem Daten zur Selbstreinigungskraft der Atmosphäre sammeln. Im Fokus steht dabei das sogenannte „Waschmittel“ der Atmosphäre, chemisch das Hydroxylradikal (OH-Radikal). Es leitet den Abbau der meisten Schadstoffe ein und ist somit ein Maß für die Reinigungskraft der Atmosphäre. In einem natürlichen Kreislauf wird es auch wieder recycelt. Hier sind die Jülicher Forscher aber in den vergangenen Jahren auf Unstimmigkeiten gestoßen, was die bisherige Theorie zu dem Recycling angeht. Die Zeppelinflüge sollen nun Klarheit schaffen, da sie auch in den Höhen stattfinden, in denen diese Prozesse ablaufen. Weitere Fragen drehen sich rund um die Schwebeteilchen: Aus welchen Quellen stammen sie? Wie lagern sie sich zu größeren Partikeln zusammen? Welche chemischen und physikalischen Auswirkungen haben sie auf das Klima und die Luftqualität? Und welche Rolle spielen sie beim Recycling des natürlichen „Waschmittels“?

Ein internationales Team aus 15 Wissenschaftlern und Technikern wird den Zeppelin NT auf seiner Mission begleiten. 2012 geht es zunächst auf eine zweiwöchige Reise nach Cabauw in den Niederlanden, ab Juni dann für gut fünf Wochen nach Italien, wo in Kooperation mit italienischen Forschern Messungen in der Poebene und über der Adria stattfinden. Im Jahr 2013 werden die Atmosphärenforscher dann ab April zu einer weiteren zweimonatigen Kampagne Richtung Nordeuropa starten – Zielpunkt Hyytiälä in Finnland. Sowohl die Routen der Mission als auch die Messplätze sind auf bestehende Bodenmessstationen abgestimmt. Die Forscher können dadurch Daten aus dem Flug direkt mit ortsgebundenen Messungen vergleichen.

Der Zeppelin NT ergänzt Flugzeuge und fest installierte Bodenstationen in idealer Weise durch seine einzigartigen Flugeigenschaften: Er kann langsam schweben, in der Luft anhalten, vertikal auf- und absteigen, bis zu 24 Stunden fliegen und dabei über eine Tonne schweres Messgerät transportieren. Damit können die Jülicher die Verteilung von Spurengasen bis in 1000 Meter Höhe, die sogenannte planetarische Grenzschicht, genau unter die Lupe nehmen. In dieser bisher wenig untersuchten, aber chemisch sehr reaktiven Region entscheidet sich das Schicksal der meisten Schadstoffe, die an der Erdoberfläche ausgestoßen werden. Informationen darüber sind daher notwendig, um atmosphärische Prozesse detailliert zu verstehen und Modellvorstellungen zu überprüfen

Das EU-Projekt PEGASOS (Pan-European-Gas-AeroSOl-Climate Interaction Study) wird von der Europäischen Kommission im siebten Forschungsrahmenprogramm gefördert. Die Kampagne will den Einfluss der Atmosphärenchemie auf den Klimawandeln messen und die entscheidenden Prozesse klären. Die Ergebnisse sollen dann wissenschaftliche Grundlagen liefern, um EU-weite Maßnahmen zum Klimaschutz zu ermitteln, also die Verbesserung der Luftqualität unter der Berücksichtigung ihrer Auswirkungen auf den Klimawandel. Auch für die weltweite Klimapolitik werden die Untersuchungen zur Verfügung stehen, da die meisten Projektpartner in die Arbeit des Klimarats der Vereinten Nationen (IPCC) eingebunden sind.

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