KLIMA-MEDIA.de Pressespiegel & Infoblog

Wieviel Emissionen sind noch erlaubt zur Erreichung des globalen Zwei-Grad-Ziels?

Mittwoch 28. Juli 2010 von birdfish

Das Max-Planck-Institut für Meteorologie veröffentlicht neue Modellrechnungen.

Wieviele Emissionen können wir uns noch leisten?
Wieviele Emissionen können wir uns noch leisten? – Foto: Dagmar Struß / birdfish

Erich Roeckner und seine Koautoren am Max-Planck-Institut für Meteorologie (MPI-M) gehen der Zwei-Grad-Frage in einer jetzt erschienenen Veröffentlichung mit dem Titel „Historical and future anthropogenic emission pathways derived from coupled climate-carbon cycle simulations“ in der Fachzeitschrift „Climatic Change“ nach.
Als Erste veröffentlichen sie die Ergebnisse einer Pilotstudie, die im Rahmen des EU-Projekts ENSEMBLES durchgeführt wurde. Die Wissenschaftler berechnen mit einem gekoppelten Klima-Kohlenstoffkreislauf-Modell des MPI-M die CO2-Emissionen aus fossilen Brennstoffen, die noch erlaubt sind, um das von der EU angestrebte 2°C-Ziel nicht zu überschreiten. Dazu wenden sie eine Inversmethode an, mit der aus vorgegebenen CO2-Konzentrationen zeitliche Emissionsverläufe rekonstruiert werden können.

Ergebnis

Es müssen signifikante und baldige Maßnahmen getroffen werden, um Emissionen von Treibhausgasen zu vermindern. Nur so kann die globale Erwärmung in diesem Jahrhundert bei nicht mehr als 2°C oberhalb des vorindustriellen Niveaus stabilisiert werden. Im verwendeten Stabilisierungsszenario steigt die „erlaubte“ CO2-Emission von ca. 7 GtC im Jahr 2000 auf einen Maximalwert von ca. 10 GtC im Jahr 2015 an. Danach müssen die Emissionen deutlich reduziert werden, und zwar um 56 % bis zum Jahr 2050 und um fast 100 % gegen Ende dieses Jahrhunderts. Die globale Erwärmung bleibt nach den Berechnungen des MPI-M bis 2100 zwar unterhalb der 2°C-Grenze, längerfristig ist jedoch eine weitere Erwärmung nicht auszuschließen.

Methodik

Ziel der Studie ist es, zukünftige Klimaänderungen und CO2-Emissionen in einem Szenario zu simulieren, in dem die CO2(äquivalent)-Konzentrationen in der Atmosphäre langfristig auf 450 ppm stabilisiert werden. Hintergrund für dieses sogenannte E1-Szenario ist das politische Ziel der EU, die durch den Menschen verursachte globale Erwärmung auf maximal 2°C gegenüber dem vorindustriellen Niveau zu begrenzen. Das E1-Szenario wurde im ENSEMBLES Projekt mithilfe eines „Integrated Assessment Models“ entwickelt, das u. a. Energieerzeugung, Landnutzung und Kohlenstoffkreislauf beinhaltet sowie ein einfaches Klimamodell. Die mit diesem Modell berechneten Konzentrationen von Treibhausgasen und Aerosolen dienen als Input für die MPI-M Simulationen.

Erich Roeckner und seine Koautoren folgen in ihrer Studie einer Methodik, die das Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) für die Simulationen zum fünften Weltklimastatusbericht (Assessment Report 5 – AR5) vorschlägt: Erdsystemmodelle inklusive Kohlenstoffkreislauf werden benutzt, um die anthropogenen CO2-Emissionen abzuschätzen, die mit einem vorgeschriebenen Konzentrationsverlauf vereinbar sind. Die berechneten Emissionen hängen dann allein davon ab, welcher Anteil des anthropogenen Kohlenstoffs im Modell von der Landoberfläche und den Ozeanen aufgenommen wird. In der vorliegenden Studie wurde die „Ensemblemethode“ verwendet: Die Wiederholung der Experimente mit unterschiedlichen vorindustriellen Startterminen erlaubt, anthropogene Klimaänderung und interne Klimavariabilität zu unterscheiden.

Modell

Das für diese Studie genutzte Modell ist eine grob aufgelöste Version (ca. 400 km Gitterabstand) des Erdsystemmodells des MPI-M mit den Subsystemen Atmosphäre einschließlich der Landoberfläche, Ozean inklusive Meereis sowie dem marinen und terrestrischen Kohlenstoffkreislauf. Abgesehen vom Kohlenstoffkreislauf und feinerer Gitterauflösung (200 km Gitter), wurden mit diesem Modell die Berechnungen für den AR4 des IPCC am MPI-M durchgeführt.

Ergebnisse
Relation von Emissionen und Temperaturen

Relation von Emissionen und Temperaturen – Abb.: MPI
Abbildung 1a zeigt den zeitlichen Verlauf der vom Modell berechneten CO2-Emissionen im E1-Stabilisierungsszenario. Nach einem Anstieg bis zu einem Maximalwert von etwa 10 GtC im Jahr 2015 folgt eine Abnahme auf 4.5 GtC im Jahr 2050. Dies entspricht einer Reduktion um 56 % in 35 Jahren. Bis zum Ende dieses Jahrhunderts müssen die fossilen CO2-Emissionen gegen Null gehen, um eine langfristige Stabilisierung der atmosphärischen CO2-Konzentration zu erreichen.

Abbildung 1b zeigt die zeitliche Entwicklung der globalen Jahresmitteltemperatur nahe der Erdoberfläche. Bis zum Jahr 2040 steigt die globale Erwärmung noch relativ stark an. Danach nähert sie sich allmählich der 2°C-Grenze. Offenbar ist aber am Ende des Jahrhunderts noch kein Gleichgewichtszustand erreicht, und vermutlich würde die 2°C-Grenze bei Fortsetzung der Simulationen im 22. Jahrhundert überschritten werden.

Abb. 1a (links): Beobachtete und simulierte CO2-Emissionen in GtC/Jahr. Gezeigt wird das 11-jährige übergreifende Mittel für 5 Modellsimulationen (dünne Linien) und für das Ensemblemittel (fett). Hellgrün: Vergangener Zeitraum (1950-2000); dunkelgrün: Stabilisierungsszenario E1 (2001-2100); schwarz: Beobachtungen.

Abb. 1b (rechts): Analog zu Abb. 1a für die Anomalien der globalen Jahresmitteltemperatur in Bodennähe bezüglich des Referenzzeitraums 1860-1880.

Analoge Modellsimulationen wurden im Rahmen des ENSEMBLES-Projekts an mehreren europäischen Klimazentren durchgeführt. Eine Zusammenschau der Ergebnisse wurde von T.C. Johns vom Met Office, Hadley Centre, UK, zur Veröffentlichung in der Fachzeitschrift „Climate Dynamics“ eingereicht.

Originalveröffentlichung

E. Roeckner, M.A. Giorgetta, T. Crüger, M. Esch und J. Pongratz: Historical and future anthropogenic emission pathways derived from coupled climate-carbon cycle simulations. Climatic Change, DOI 10.1007/s10584-010-9886-6, (2010). http://www.springerlink.com

Hier finden Sie weitere Infos (egl.)

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Sinnvoll: Die Luftverkehrsabgabe auf Flüge soll nicht bis zum Jahr 2012 befristet werden

Mittwoch 21. Juli 2010 von birdfish

Der NABU begrüßt die Ankündigung des Bundesfinanzministeriums, die geplante Luftverkehrsabgabe auf Flüge nicht bis zum Jahr 2012 zu befristen.

Flugverkehr darf nicht von Abgaben befreit werden
Flugverkehr darf nicht von Abgaben befreit werden – Foto: tobman / Pixelio

NABU-Bundesgeschäftsführer Leif Miller dazu: „Die Luftverkehrsabgabe und deren Entfristung ist ein sinnvoller Schritt um Flugzeuge, die umweltschädlichsten Verkehrsmittel überhaupt, an den von ihnen verursachten Klima- und Gesundheitskosten zu beteiligen.“

Während Autofahrer Mineralölsteuer und Mehrwertsteuer zahlten, seien die Airlines von nahezu jeglicher Abgabe befreit. Ein Skandal, der durch die neue Flugabgabe teilweise behoben werde. Als weiterführende Maßnahme fordert der NABU jedoch die Einführung der Kerosinsteuer, die dem klammen Bundeshaushalt mehrere Milliarden Euro Mehreinnahmen pro Jahr bescheren würde.

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Europäischer Emissionshandel: Vorläufige Obergrenze von Kommission festgesetzt

Mittwoch 21. Juli 2010 von birdfish

Die EU-Kommission hat am im Juli die vorläufige Obergrenze für Treibhausgasemissionen festgesetzt.

Industrieabgase
Emissionen: Endgültige Obergrenze erst 2013 – Foto: Hermann / Pixelio

Diese liegt für die etwa 12.000 unter den Emissionshandel fallenden Industrieanlagen für 2013 bei 1,927 Milliarden Tonnen. Bis September will die Kommission die Daten der neuen Teilnehmer am Emissionshandel, wie beispielsweise dem Aluminiumsektor, sammeln und die Emissionsmenge überarbeiten.

Die Emissionen des Flugverkehrs, die ab 2012 unter den Handel fallen, sind noch nicht erfasst. Die Kommission kündigte eine endgültige Obergrenze für 2013 an.

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EU-Kommission nimmt Verzögerung der Neuauflage von Luftqualitätsregeln in Kauf

Freitag 16. Juli 2010 von birdfish

Das Europäische Umweltbüro (EEB) hat der EU-Kommission vorgeworfen, die Gesundheit von Millionen Menschen unnötig aufs Spiel zusetzen.

Emissionen satt: in der EU bewegt sich nicht viel
Emissionen satt: in der EU bewegt sich nicht viel – Foto: Konstantinos Dafalias / Pixelio

In einem Interview mit der französischen Zeitung Le Monde habe der EU-Umweltkommissar Janez Potočnik angekündigt, die Überprüfung wichtiger EU-Gesetze für die Luftreinhaltung frühestens 2013 vornehmen zu wollen, da eine vorherige Umsetzung zu kostenintensiv sei. Dem widersprachen Umwelt- und Gesundheitsverbände. Der gesellschaftliche Nutzen einer Revision der Richtlinie über nationale Emissionshöchstmengen für bestimmte Luftschadstoffe (NEC) für Gesundheit, Umwelt und Wirtschaft werde die Kosten wieder aufwiegen.

“Es ist – um es vorsichtig auszudrücken – schockierend, dass die Europäische Kommission es schlichtweg versäumt, unsere wertvollste Ressource zu schützen. Durch Aussitzen wird es ihr sicher nicht gelingen, die Umwelt und die Gesundheit der europäischen Bürger zu schützen”, kritisierte EEB-Expertin Louise Duprez. Allein in Europa verursachten Luftschadstoffe jährlich fast eine halbe Millionen vorzeitige Todesfälle. Hinzu kämen horrende Schäden durch Überdüngung, Übersäuerung und hohe Werte von bodennahem Ozon. In den meisten Ländern Europas würden die Luftqualitätsgrenzwerte überschritten – dagegen müsse dringend etwas unternommen werden, forderte das EEB. Strenge Regelungen der Luftqualität komme auch anderen Politikbereichen wie dem Klimaschutz und der Reduzierung der Treibhausgase zugute.

Anne Stauffer, Referentin des Umweltschutz-und Gesundheitsnetzwerkes HEAL nannte die Ankündigung Potočniks eine “schlechte Nachricht” für alle Atemwegserkrankten in Europa. Auch Kinder seien durch die Verschlechterung der Luftqualität gefährdet.

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Ozeanalgen blühen durch Vulkanasche – Eisendüngung vermindert zunächst das CO2

Donnerstag 20. Mai 2010 von birdfish

Welche Wirkung haben Vulkanausbrüche auf unser Klima?

Vulkane als Klimaschützer?
Vulkane als Klimaschützer? – (c) Ulla Trampert / Pixelio

Bisher gingen Wissenschaftler/innen davon aus, dass Eruptionen mit hohem Schwefeldioxid-Anteil, die sehr weit in die Höhe reichen, die Bildung von Aerosolen hervorrufen. Diese Aerosolwolken können die Erde kühlen. Eine andere Wirkung – das Düngen von Ozeanalgen – haben jetzt Forscher/innen des Exzellenzclusters “Integrated Climate Analysis and Prediction” (CliSAP) der Universität Hamburg untersucht. Erste Ergebnisse erscheinen in den Fachmagazinen “Atmospheric Chemistry and Physics” und “Journal of Geophysical Research”.

“In weiten Teilen des Ozeans ist das Algenwachstum unter anderem durch das Fehlen von Eisen limitiert. Eisensalze in der Vulkanasche könnten das Plankton zum Blühen bringen – und dabei größere Mengen CO2 binden”, so Dr. Bärbel Langmann, Institut für Geophysik. Die Algen nehmen das Treibhausgas in ihren Stoffwechsel auf und entfernen es so aus der Atmosphäre.

Tatsächlich wiesen Dr. Langmann, Dr. Klemen Zakšek und Prof. Dr. Matthias Hort vom Institut für Geophysik nach, dass das Phänomen einer massiven Algenblüte im Golf von Alaska 2008 mit dem Ausbruch des Vulkans Kasatochi in Verbindung stand. In nicht einmal 24 Stunden blies der Vulkan damals bis zu 600 Megatonnen Asche in die Luft. Rechnerisch reicht diese Eisenmenge aus, um für die beobachtete Algenblüte verantwortlich zu sein – zumal die Aschesäule bis zu 15 Kilometer in die Höhe reichte, was den Ferntransport begünstigte.

Zum Vergleich: der isländische Eyjafjallajökull spuckt zwar bereits seit einem Monat Asche; die Menge pro Zeiteinheit beträgt jedoch weniger als ein Zehntel. Interessant für die Klimaforscher ist auch, dass eine Mess-Boje vor Alaska 2008 in der Tat eine Abnahme des Treibhausgases Kohlendioxid im Meerwasser registrierte.

Eine Modellstudie der Wissenschaftler/innen der Universität Hamburg zeigt, welchen Weg die Asche damals in der Atmosphäre nahm: “Mehr als 90% der Asche war nach wenigen Tagen bedingt durch die Schwerkraft in den Ozean gefallen. Unsere Analyse zeigt, dass diese Aschemenge und das mitgeführte Eisen ausreichten, um selbst nach dem langen Weg über den Ozean noch einen Dünge-Effekt hervorzurufen”, erklärt Dr. Langmann.

Inwieweit ein erhöhter Ausstoß von Vulkanasche das Klima allgemein beeinflussen könnte, sollen weitere Untersuchungen an der Universität Hamburg zeigen. Zentrale Fragestellungen dabei sind: Wie hoch genau sind die Eisenmengen, die die Asche mit sich führt? Gibt es Bedingungen, die die Bildung von wasserlöslichen Eisensalzen bei einem Vulkanausbruch begünstigen? Gleichzeitig helfen Computer gestützte Klimamodelle, die bisherigen Ergebnisse mit weiteren Faktoren zu verknüpfen. So stehen im Winter zum Beispiel tendenziell mehr Nährstoffe, aber weniger Sonnenlicht zur Verfügung – eine “Düngung” in dieser Situation brächte keinerlei Klimaeffekt.

Originalpublikationen:
“Volcanic ash as fertilizer for the surface ocean”, B. Langmann, K. Zaksek, M. Hort and S. Duggen, erschienen in Atmospheric Chemistry and Physics

“Atmospheric distribution and removal of volcanic ash after the eruption of Kasatochi volcano: A regional model study”, Journal of Geophysical Research

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Hälfte der EU-Staaten hält vorgegebene Grenzwerte für Luftschadstoffe nicht ein

Dienstag 18. Mai 2010 von birdfish

Rund die Hälfte der EU-Mitgliedstaaten kann die vorgegebenen Grenzwerte für Luftschadstoffe im Jahr 2010 voraussichtlich nicht einhalten.

Autoabgase verschlechtern die Werte
Autoabgase haben großen Anteil an der Überschreitung der Grenzwerte – (c) Rainer Sturm / Pixelio

Das hat die Europäische Umweltagentur (EEA) hochgerechnet.

Die größten Schwierigkeiten gibt es – wie in den Vorjahren – bei den Stickoxiden. Hauptverursacher ist der Straßenverkehr und die ungenügenden Emissionsreduktionen.

Die Grenzwerte für bestimmte Luftschadstoffe ist in der Richtlinie über nationale Emissionshöchstmengen (NEC-Richtlinie) festgelegt. Die Richtlinie 2001/81/EG legt nationale Höchstgrenzen für die Emissionen von Schwefeldioxid (SO2), Stickstoffoxiden (NOx), flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) und Ammoniak (NH3) fest.
Nach Berechnungen der EEA werden Slowenien, Schweden und Großbritannien die NOx-Werte um 1-5 Prozent überschreiten, Österreich dagegen um 42 Prozent, Belgien um 43 und Irland um 47. Frankreiche und Spanien liegen mit 32 beziehungsweis 28 Prozent im Mittelfeld.

Deutschland wird die nationalen Emissionshöchstmengen bei Stickstoffoxiden und Ammoniak überschreiten, bei Ammoniak um über 10 Prozent. Alle EU-Staaten bis auf Malta erreichen ihre Schwefeldioxidgrenzwerte, Spanien erreicht zwar die SO2-Grenzwerte, überschreitet aber bei allen anderen Luftschadstoffen sein Limit.

Datengrundlage waren Zahlen, die die Mitgliedstaaten im Dezember 2009 gemeldet haben.

Infos der EEA

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Wechselwirkungen zwischen Klimawandel und Chemie der Ozonschicht verstehen

Sonntag 4. April 2010 von birdfish

Es gibt neue Forschungsergebnisse zu den Wechselwirkungen zwischen Klimawandel und der stratosphärischen Ozonschicht.

Satellit misst Spurengase
Mit dem Messinstrument MIPAS auf dem europäischen Umweltsatelliten ENVISAT werden mehr als 30 Spurengase gleichzeitig gemessen. (c) ESA

Forschern des KIT und ihren Kooperationspartnern an den Universitäten in Cambridge, Großbritannien, und Utrecht, Niederlande, ist es gelungen, mittels satellitengestützten Messungen von “schwerem” Wasserdampf in der oberen Atmosphäre neue Hinweise zur vertikalen Luftmassen-Zirkulation zu erhalten. Diese Erkenntnisse dienen dazu, die Wechselwirkungen zwischen dem Klimawandel und der Chemie der stratosphärischen Ozonschicht zu verstehen. Nun wurden die Ergebnisse in der Fachzeitschrift “Nature Geoscience” veröffentlicht.
Normalerweise friert Wasser spätestens an der sehr kalten Grenze zwischen der Troposphäre – der untersten Schicht der Atmosphäre, in der sich auch das Wetter abspielt – und der darüber liegenden Stratosphäre, also in etwa 10 bis 15 Kilometern Höhe, aus und es bilden sich Wolken. Die KIT-Forscher und ihre Kooperationspartner in Cambridge und Utrecht nutzen bei ihren Untersuchungen den Effekt, dass bei der Kondensation von Wasserdampf zu Eis so genanntes “schweres” Wasser (HDO) schneller gefriert als normales Wasser.

Im verbleibenden Wasserdampf ist deshalb das Hauptisotop H2O gegenüber dem “schweren” Wasser stärker konzentriert als in solchen Luftmassen, in denen keine Kondensation, also keine Wolkenbildung, stattgefunden hat. So ist es den Wissenschaftlern möglich, den Weg des Wasserdampfes von der Troposphäre in die darüber liegende viel trockenere Stratosphäre zu beobachten.

Aus den gemessenen Verhältnissen zwischen “schwerem” Wasser HDO und dem Hauptisotop H2O konnten die Wissenschaftler jetzt erstmals beobachten, welche Rolle die Wolkenbildung beim Transport von Wasser in die Stratosphäre spielt. Durch die Eis- bzw. Wolkenbildung an der Grenze zwischen Troposphäre und Stratosphäre gelangt in der Regel extrem trockene Luft von unten in die Stratosphäre. Die Messungen zeigen aber, dass das Wasser-Isotopenverhältnis HDO/H2O großen jahreszeitlichen Schwankungen unterworfen ist. Dies deutet darauf hin, dass Eisteilchen in tropischen Gewitterwolken durch Auftrieb in große Höhen gelangen, wo sie dann wieder verdampfen und so zur Befeuchtung der Stratosphäre beitragen.

“Wasser und seine Isotope spielen in der vielfältigen chemischen Zusammensetzung der Erdatmosphäre eine Schlüsselrolle, denn Wasser ist ein wichtiges Treibhausgas und seine Konzentrationen in der oberen Troposphäre und in der unteren Stratosphäre sind von größter Relevanz für den Klimawandel”, erläutert Dr. Gabriele Stiller, Arbeitsgruppenleiterin am Institut für Meteorologie und Klimaforschung (IMK) des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT).

Am IMK werden die Messungen des im Institut konzipierten MIPAS-Instruments (”Michelson-Interferometer For Passive Atmospheric Sounding”), eines der Hauptinstrumente an Bord des europäischen Umweltsatelliten Envisat, ausgewertet. Seit 2002 umkreist er die Erde in etwa 800 km Höhe und überwacht und misst mehr als 30 Spurengase gleichzeitig. Neben Ozon und Wasserdampf gehören dazu die Stickoxide und verschiedene Fluorchlorkohlenwasserstoffe. Da MIPAS die von den Molekülen emittierte Infrarotstrahlung (Wärmestrahlung) misst, kann es sowohl bei Tag als auch bei Nacht Spektren aufnehmen.

Wasserisotope

Das “schwere” Wasser HDO enthält im Vergleich zu “normalem” Wasser H2O anstatt zweier Wasserstoffatome (H) ein Wasserstoffatom und ein “schweres” Deuteriumatom (D). Im Gegensatz zum Wasserstoffatom, dessen Atomkern nur aus einem einzigen Proton besteht, enthält der Deuteriumkern außer diesem Proton auch ein Neutron. Selbst Ozeanwasser enthält normalerweise nur etwa 0,03 Prozent HDO, in der Atmosphäre ist der Anteil – durch die vielfältigen Verdunstungs- und Kondensationsprozesse – noch geringer und sehr variabel.

Originalpublikation:
“Tropical dehydration processes constrained by the seasonality of stratospheric deuterated water, Jörg Steinwagner, Stephan Fueglistaler, Gabriele Stiller, Thomas von Clarmann, Michael Kiefer, Peter-Paul Borsboom, Aarnout van Delden and Thomas Röckmann (2010), Nature Geoscience, 3, DOI: 10.1038/NGEO822, published online: 28 March 2010.

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Experimente an der Wolkenkammer ‘AIDA’ und Eismurmeln am tropischen Himmel

Freitag 2. April 2010 von birdfish

Eiswolken in der tropischen Atmosphäre spielen eine entscheidende Rolle für den Wasseraustausch zwischen der unteren Atmosphärenschicht und der mittleren Atmosphäre.

Wolkenkammer half bei Aerosol-Forschung
Wolkenkammer zeigt Einfluss organischer Aerosole auf Wolkenbildung. (c) KTI

Durch Experimente an der Wolkenkammer AIDA des Karlsruher Instituts für Technologie konnte nun gezeigt werden, dass organische Substanzen die Zahl und Größe der Partikel in den Eiswolken stark verändern. Dadurch ist der Gehalt an Wasserdampf in der Tropopause, der Schicht zwischen unterer und mittlerer Atmosphäre, erhöht und ermöglicht einen höheren Wassertransport in die mittlere Atmosphäre.
In tropischen Gegenden kann Luft aus der unteren Atmosphäre (Troposphäre) beispielsweise in Gewitterwolken in Höhen bis zu 18 km aufsteigen. Dabei kühlt sich die Luft auf Temperaturen bis etwa -80° C ab. Bei diesen extrem niedrigen Temperaturen bilden sich spezielle Wolken, so genannte Zirren, die nur aus Eiskristallen bestehen. Diese Wolken wirken wie ein Sieb oder eine Kühlfalle für Wasserdampf: Sie trocknen Luft, die in noch größere Höhen (in die Stratosphäre) aufsteigt, sehr stark ab. Dadurch beeinflussen die tropischen Zirren den Wasserkreislauf in der Atmosphäre und das globale Klima.

Für die Bildung der Eiskristalle in Zirren sind mikroskopisch kleine Aerosolpartikel verantwortlich, die beispielsweise in Form von Schwefelsäuretröpfchen überall in den oberen Troposphäre und der unteren Stratosphäre vorkommen. Seit einigen Jahren weiß man, dass viele dieser Aerosolpartikel auch organische Stoffe enthalten oder sogar fast vollständig aus organischen Stoffen bestehen. Es ist bekannt, dass organische Stoffe bei tiefen Temperaturen in einen glasartigen Zustand übergehen. Seit kurzem untersuchen Forscher diesen Prozess auch an Aerosolpartikeln in der Atmosphäre. Über unseren Köpfen schweben also winzig kleine organische “Glasmurmeln”. Bislang ist man davon ausgegangen, dass alle diese Partikel zur Bildung von Eiskristallen beitragen und die Zirren deshalb aus einer relativ großen Zahl kleinerer Eiskristalle bestehen. Die große Partikelzahl wäre als “Trockner” der aufsteigenden Luft sehr wirksam.

Experimente an der Wolkenkammer AIDA des Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben gezeigt, dass solche kalten organischen Gläser gänzlich andere Auswirkungen auf die Zirrenbildung haben als die gleichen Partikel im wärmeren flüssigen Zustand.

“Wenn die Partikel bei tiefen Temperaturen in den glasförmigen Zustand übergehen, sind nur noch wenige in der Lage, Eiskristalle zu bilden”, erläutert Dr. Ottmar Möhler, der das Experiment am Institut für Meteorologie und Klimaforschung des Karlsruher Instituts für Technologie leitet. “Der Wasserdampf kondensiert damit in weit geringerem Maße, bleibt also gasförmig und kann damit leichter in höhere Atmosphärenschichten transportiert werden.”

Für diese Experimente, an denen auch Wissenschaftler von den Universitäten in Leeds und Heidelberg sowie vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt in Oberpfaffenhofen beteiligt waren, wurden Zitronensäurepartikel als Modellsubstanz für organische Partikel in der Atmosphäre verwendet. Bei höheren Temperaturen zeigten diese Partikel das gewohnte Verhalten als aktive Keime für die Bildung von Eiskristallen. Bei Temperaturen unterhalb von -60° C, der Glasbildungstemperatur für Zitronensäure, waren nur noch sehr wenige der Partikel als Eiskeime aktiv.

Die Ergebnisse wurden in Nature Geoscience (DOI: 10.1038/NGE0817) veröffentlicht.

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