KLIMA-MEDIA.de Pressespiegel & Infoblog

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 – 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.

In Wolken auf der Nordhalbkugel der Erde bildet sich Eis bei viel höheren Temperaturen als in Wolken auf der Südhalbkugel.

Vulkan Eyjafjallajökull brachte nach Ausbruch 2010 den europäischen Luftverkehr zum Stillstand – Foto: Tilo Arnhold / IfT

Das geht aus Laser-gestützten Untersuchungen am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (IfT), an der Magellan-Universität in Chile, der Stellenbosch-Universität in Südafrika und während transatlantischer Überfahrten des Forschungsschiffs Polarstern hervor. Die Studie dokumentiere die Bedeutung von Partikeln bei der Eisbildung in flachen Wolkenschichten der nördlichen Hemisphäre, schreiben die Forscher im Fachblatt Geophysical Research Letters. Auch die höhere Luftverschmutzung auf der Nordhalbkugel steht im Verdacht, zu dem gefundenen Effekt beigetragen zu haben. Partikel aus Vulkanasche haben ebenfalls starken Einfluss auf die Eisbildung in Wolken. Das konnten die IfT-Forscher zusammen mit der Ludwig-Maximilians-Universität München in einer zweiten Studie nachweisen, für die Daten vom Ausbruch des Eyjafjallajökull-Vulkans auf Island im April 2010 ausgewertet wurden und die nun im Fachblatt Journal of Geophysical Research veröffentlicht wurde.

Um die hemisphärischen Unterschiede in den Wolkeneigenschaften zwischen Nord- und Südhalbkugel der Erde zu untersuchen, nutzten die Leipziger Wissenschaftler 2009 und 2010 die An- und Abreise des Forschungsschiffs Polarstern in die Antarktis, um die auf die in dieser Zeit gesammelten Daten mit einem bestehenden Wolkendatensatz aus Leipzig zu vergleichen. Auf den Fahrten nach Punta Arenas in Chile und Kapstadt in Südafrika konnten sie dabei die Wolkenbildung mittels Laser beobachten. Ein am IfT entwickeltes LIDAR-System sendet dazu Laserimpulse mit Wellenlängen von 355, 532 und 1064 Nanometern aus, die von in der Atmosphäre schwebenden Partikeln reflektiert werden. Durch die Drehung der Schwingungsrichtung des Laserlichts, der sogenannten Depolarisation, lässt sich der Aggregatszustand der Wolken bestimmen. Beim Vergleich mit den Messungen über Leipzig zeigte sich ein starker Unterschied in der Häufigkeit Eis enthaltender Wolken.

In Mitteleuropa bilden bereits rund 70 Prozent der Wolken bei Temperaturen um -18 Grad Celsius Eis. Im Süden Chiles und in Südafrika sind es hingegen nur 20 bzw. 35 Prozent. Ursache für einen derartigen Kontrast ist höchstwahrscheinlich die größere Anzahl und größere Vielfalt an in der Luft schwebenden Aerosolpartikeln, sogenannten Eiskeimen, auf der Nordhalbkugel, die Voraussetzung sind, dass sich Eis in Wassertropfen zwischen -40 und 0 Grad Celsius bilden kann. Die Partikel bestehen hauptsächlich aus Mineralstaub, Ruß und feiner Asche, deren Quellen die zahlreichen Wüsten und Waldbrände sind, aber auch die stärkere Luftverschmutzung durch den Menschen kann eine mögliche Ursache sein. “Verglichen mit der verschmutzten Atmosphäre auf der Nordhalbkugel ist die Luft über Punta Arenas am Rande der Antarktis regelrecht sauber. Die größte Stadt an der Südspitze Amerikas liegt mitten im antarktischen Tiefdruckgürtel. Die meiste Zeit des Jahres kommt die Luft daher aus Westen direkt vom Pazifik”, erklärt Thomas Kanitz, Doktorand am IfT.

Dass kleinste Aersolpartikel als Keime für die Wolkentropfenkondensation und die Eisbildung dienen und damit die Wolkenentstehung stark beeinflussen, ist schon lange bekannt. Reine, partikelfreie Wolkentropfen würden normalerweise erst bei etwa -40 Grad Celsius gefrieren. Diese Temperatur kann durch Kontakt mit wasserunlöslichen Partikeln und zum Teil auch durch bestimmte Bakterienarten wesentlich erhöht werden. Unklar ist jedoch immer noch, wie groß dieser Partikeleinfluss im Vergleich zu meterologischen Faktoren ist und ob die globalen Modelle, die Aussagen über künftige Klimaveränderungen machen, diesen Einfluss korrekt wiedergeben. Verbunden damit ist auch die Frage, ob sich die Wolken- und somit die Niederschlagsbildung in Regionen mit starker Luftverschmutzung von Regionen mit geringerer Luftverschmutzung unterscheidet. In den mittleren Breiten der Nordhalbkugel ist die freie Troposphäre zwischen zwei und zwölf Kilometern Höhe durch Aerosolpartikel aus vom Menschen verursachter Luftverschmutzung, Wüstenstaub und Biomasseverbrennung geprägt. In den mittleren Breiten der Südhalbkugel fehlen diese Partikel größtenteils, weil dort mehr Ozeane und wesentlich weniger Industrie, Waldgebiete und Wüsten zu finden sind.

Auch Vulkanausbrüche haben einen Einfluss auf die Eisbildung in Wolken. Mit Hilfe von zwei LIDAR-Systemen untersuchten Forscher vom IfT Leipzig und der Ludwig-Maximilians-Universität München während des Ausbruchs des Eyjafjallajökull-Vulkans auf Island im April 2010 die Wirkung der Aschepartikel auf die Wolkenvereisung über Leipzig und Maisach bei München. Dabei zeigte sich, dass es in allen von der Vulkanasche beeinflussten Wolken bereits zur Eisbildung gekommen ist, sobald deren Temperatur unter -15 Grad Celsius betragen hat. „Befindet sich Vulkanasche in der Atmosphäre, dann kann sich offenbar in jeder Höhe bei relativ hohen Temperaturen Eis bilden sobald ausreichend Feuchtigkeit verfügbar ist“, berichtet Dr. Patric Seifert, Wissenschaftler am IfT. Ohne Vulkanasche entsteht Eis an der Wolkenoberkante jedoch oft erst bei -25 Grad Celsius.

Originalpublikationen

Kanitz, T., P. Seifert, A. Ansmann, R. Engelmann, D. Althausen, C. Casiccia, and E. G. Rohwer (2011), Contrasting the impact of aerosols at northern and southern midlatitudes on heterogeneous ice formation, Geophys. Res. Lett., 38, L17802, doi:10.1029/2011GL048532.

Seifert, P., et al. (2011), Ice formation in ash-influenced clouds after the eruption of the Eyjafjallajökull volcano in April 2010, J. Geophys. Res., Vol. 116, D00U04, 14 PP., doi:10.1029/2011JD015702.

Der Haushaltsausschuss des Deutschen Bundestages hat grünes Licht für die Förderung der Nachrüstung mit Partikelfiltern im Jahr 2012 gegeben.

Foto: Kurt Bouda / Pixelio

Im Haushaltsjahr 2012 stehen für das Programm 30 Millionen Euro zur Verfügung. Damit können rund 90.000 Nachrüstungen gefördert werden.

Bundesumweltminister Röttgen: „Die Nachrüstung von Dieselfahrzeugen trägt dazu bei, dass der gesundheitsschädliche Partikelausstoß sinkt und die Luftqualität insbesondere in den Innenstädten verbessert wird. So können die von der EU zum Schutz von Umwelt und Gesundheit vorgegebenen Luftqualitätsgrenzwerte für Partikel besser eingehalten werden.“ Nachgerüstete Fahrzeuge erhalten eine günstigere Umweltplakette und können, je nach Plakette und Ausgestaltung der Umweltzone, auch weiterhin in Umweltzonen einfahren.

Gefördert wird die Nachrüstung von Diesel-Pkw und von zur Güterbeförderung genutzten Diesel-Kraftfahrzeugen mit einer zulässigen Gesamtmasse bis zu 3,5 Tonnen (leichte Nutzfahrzeuge). Halter dieser Fahrzeuge können für die Nachrüstung ihres Fahrzeuges mit einem Partikelfilter 330 Euro Barzuschuss vom Staat erhalten.

Das Förderprogramm soll unmittelbar nach Inkrafttreten des Haushaltsgesetzes 2012 am 1. Januar 2012 wirksam werden. Die Förderrichtlinie wird sich eng an die Förderrichtlinie des Förderprogramms 2010 anlehnen und spätestens Anfang des Jahres 2012 im Bundesanzeiger veröffentlicht. Eine rückwirkende Förderung für Nachrüstungen, die im Jahr 2011 vorgenommen wurden, ist aus haushaltsrechtlichen Gründen nicht möglich. Die verwaltungsmäßige Abwicklung des Förderprogramms übernimmt das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle.

Zwar ist die Luftqualität in Europa zwischen 1999 und 2009 besser geworden, aber immer noch gefährden verschiedene Schadstoffe die Gesundheit der europäischen Bevölkerung.

Smog über Wien – Foto: Adolf Riess / Pixelio

Das ist das Ergebnis der neuesten Auswertung der Luftdaten durch die Europäische Umweltagentur (EEA).

Doch auch wenn insgesamt die Luftqualität besser geworden ist, muss noch mehr getan werden, um die Gesundheitsgefährdung der Bevölkerung und die negativen Auswirkungen auf die Umwelt zu reduzieren. Die bodennahen Ozonwerte und der Gehalt an Feinstaub (PM) in der Luft ist in den letzten Jahren nahezu konstant auf zu hohem Niveau geblieben. Um die Luftqualität zu verbessern, müsse es viele unterschiedliche Maßnahmen geben, so die EEA, unter anderem die Reduktion von Emissionen an deren Quellen, bessere Stadtplanung und die Veränderung des individuellen Lebensstils.

Ozon und PM seien die problematischsten Schadstoffe für die Gesundheit. Sie können Herz-Kreislauf- und Lungenerkrankungen verursachen oder verschlimmern, die wiederum zu vorzeitigen Todesfällen führen können. Eutrophierung, ein Überangebot an Nährstoffen wie Stickstoff in terrestrischen und aquatischen Ökosystemen, ist ein weiteres großes durch Luftverschmutzung verursachtes Problem. Der Ausstoß von Ammoniak (NH3) aus der Landwirtschaft und Stickoxiden (NOx) oder Schwefeldioxid aus Verbrennungsprozessen, die zur Versauerung des Regens und Eutrophierung beitragen, sind in den letzten Jahren allerdings gesunken.

Der jährliche Bericht der EEA umfasst die Daten von 38 Ländern in Europa. Viele der EU-Mitgliedstaaten konnten auch 2010 und 2011 bei mindestens einem Luftschadstoff nicht die Grenzwerte einhalten.

Zu den Ergebnissen des EEA-Jahresbericht über Luftqualität im Einzelnen:

Feinstaub:

Zwanzig Prozent der städtischen EU-Bevölkerung lebt in Gebieten, in denen der im EU-Recht vorgegebene 24-Stunden-Grenzwerte für Feinstaub in der Größe von 10 Mikrometern (PM10) im Jahr 2009 überschritten wurde. Für die 32 Mitgliedsländer der EEA liegt der Wert sogar noch höher, bei 39%. Legt man den strengeren Richtlinienwert der Weltgesundheitsorganisation (WHO) zugrunde, leben aber sogar 80 bis 90 Prozent der städtischen EU-Bevölkerung in Gebieten, in denen der PM10-Feinstaubwert zu hoch ist. Diese Situation scheint sich auch trotz Gegenmaßnahmen bisher nicht zu verbessern.

Ozon

Ozon wird nicht direkt emittiert, sondern ist das Produkt einer chemischen Reaktion zwischen anderen Gasen. Obwohl vom Menschen verursachten Emissionen von vielen dieser “Vorprodukte” abgenommen hat, sind die Ozonwerte zwischen 1999 und 2009 nicht deutlich gesunken. Etwa 17% der europäischen BürgerInnen leben in Gebieten, in denen das EU-Ziel für Ozon-Konzentration im Jahr 2009 überschritten wurde. Wenn die Ozonwerte mit den strengeren Richtlinien der WHO verglichen werden, wurde 2009 mehr als 95% der städtischen EU-Bevölkerung über diesem Niveau ausgesetzt. Auch über ein Drittel der Ozonwerte der gesamten Ackerfläche der 32 EEA-Mitgliedsländer liegen über dem EU-Ziel-Niveau.

Schwefeldioxid (SO2)

Die SO2-Werte in Europa sind zwischen 1999 bis 2009 unm etwa die Hälfte gesunken. Das hat dazu beigetragen, die fortschreitende Versauerung durch sauren Regen zu bremsen. Auch hier sind die EU-Grenzwerte weniger streng als die der WHO. Nur wenige EU-StadtbewohnerInnen sind höheren SO2-Werten ausgesetzt als von der EU vorgegeben. Nimmt man die WHO als Basis sind allerdings 68 bis 85% der EU-städtischen Bevölkerung einer Konzentration oberhalb des WHO-Richtlinien ausgesetzt.

Stickstoffdioxid (NO2)

Die NO2-Konzentrationen sind in den letzten Jahren leicht zurückgegangen. Überschreitungen gab es in der Regel in der Nähe von Hauptstraßen. Zwölf Prozent der europäischen Stadtbevölkerung leben allerdings auch jenseits von Verkehrsadern in Gebieten mit NO2-Konzentrationen oberhalb von EU- und WHO-Grenzwerten.

Schwermetalle

Atmosphärische Konzentrationen von Arsen, Cadmium, Blei und Nickel sind in Europa im Allgemeinen gering. Allerdings kommt es mitunter zu erhöhten Schwermetallkonzentrationen in Böden, Sedimenten und Organismen. Trotz erheblicher Reduktion der Schwermetallemissionen seit 1990 in der EU ist das Risiko für die europäischen Ökosystemen weiterhin groß.

Quelle: DNR

Einem Bericht der Weltgesundheitsorganisation WHO zufolge sterben jährlich zwei Millionen Menschen durch die Verschmutzung der Luft in Außen- und Innenräumen.

Feinstaubnebel über Köln – Foto: Thomas Max Müller / Pixelio

Besonders Feinstäube könnten durch Einatmen in die Lungen und letztlich den Blutkreislauf gelangen. Die Folgen: Herzkrankheiten, Lungenkrebs, Asthma, Atemwegsinfektionen.

Die WHO-Luftqualitätsgrenzwerte liegen bei Feinstaub der Größe zehn Mikrometer (PM10) bei 20 Mikrogramm pro Kubikmeter Luft (µg/m3). Doch der Bericht zeigt, dass in einigen Städten der PM10-Gehalt in der Atemluft bereits bei 300 µg/m3 liegt. Der Weltdurchschnittswert von PM10 liegt bei 71 µg/m3, je nach Region schwankt er zwischen 21 und 142 µg/m3. Die Studie der WHO beinhaltet Daten von etwa 1.100 Städten in 91 Ländern, darunter Hauptstädte und Städte mit über 100.000 EinwohnerInnen. Negativbeispiele sind Städte wie Ahwaz im Iran (372 µg/m3), die mongolische Stadt Ulaanbataar (279 µg/m3) oder Ludhiana in Indien (251 µg/m3). bei den rund 60 untersuchten Städten in Deutschland liegt Dresden an der Spitze mit 31 µg/m3 Feinstaub, in Wolfsburg wurdendurchschnittlich 17 µg/m3 Feinstaub PM10 gemessen (Daten: 2008).

Laut der WHO-Studie ist ein dauerhaft erhöhter Anteil von Feinstaub an der Atemluft in städtischen Gebieten an der Tagesordnung. Nahezu alle StadtbewohnerInnen sind durch gesundheitsgefährdend große Mengen an Luftschadstoffen betroffen. Die Quellen sind hauptsächlich Verbrennungsprozesse aus Industrie, motorisiertem Verkehr und Haushaltsheizungen. Viele vorzeitige Todesfälle könnten verhindert werden, würden die WHO-Grenzwerte eingehalten: die WHO rechnet mit einem 15-prozentigen Rückgang bei der Senkung des derzeitigen 70µg/m3-Weltdurchschnittswert auf die empfohlenen 20 µg/m3.

Quelle: DNR

Pressemitteilung der WHO (engl.)

WHO-Datenbank zur Luftverschmutzung durch Feinstaub (engl.)

Vom Menschen verursachte Aerosole wie Sulfatpartikel wirken in der Atmosphäre kühlend.

Ist der Dreck in der Atmosphäre klimatechnisch wünschenswert? – Foto: Dagmar Struß / birdfish

Klimaforscher nehmen an, dass sie einen Großteil des anthropogenen Treibhauseffekts kompensieren. Allerdings müssen sich die Partikel zum Teil in der Atmosphäre erst bilden. Diesen bisher kaum verstandenen Prozess, die Nukleation, nimmt das CLOUD-Experiment am CERN bei Genf unter die Lupe. Die Ergebnisse zeigen: die Beschreibungen der Aerosolneubildung in Klimamodellen muss revidiert werden. Darüber berichtet ein internationales Forscherteam unter Mitwirkung Frankfurter Atmosphärenforscher Prof. Joachim Curtius in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift „Nature“.

Natürliche Aerosolpartikel wie Seesalzpartikel oder Sandstaub reflektieren in der Atmosphäre Sonnenlicht und sorgen dafür, dass sich Wolkentröpfchen bilden können. Neben den natürlichen Aerosolpartikeln gibt es auch eine Vielzahl von Partikeln, die durch Menschen in die Atmosphäre gelangen. Ein Teil der Partikel entsteht dort erst neu durch die Zusammenlagerung von Molekülen. In Klimamodellen berücksichtigt man diese sogenannte Nukleation durch Korrekturen aus theoretischen Berechnungen oder man passt die Ergebnisse nachträglich an Beobachtungen an. Die dadurch entstehenden Unsicherheiten lassen sich nun durch exakte experimentelle Daten des CLOUD-Experiments erheblich verringern.

Wie ein internationales Forscherteam unter Mitwirkung Frankfurter Atmosphärenforscher in der Fachzeitschrift „Nature“ berichtet, sind Schwefelsäure- und Ammoniakdämpfe, die bisher als wahrscheinlichste Kandidaten für die Nukleation in der Atmosphäre galten, nicht ausreichend, um die beobachteten Effekte zu erklären. Unter den kontrollierten experimentellen Bedingungen betragen die Nukleationsraten nur ein Zehntel bis ein Tausendstel der in der untersten Atmosphäre gemessenen. „Aufgrund dieser ersten Resultate von CLOUD ist nun klar, dass die Beschreibung der Aerosolnukleation in Atmosphären- und Klimamodellen revidiert werden muss“, urteilt Prof. Joachim Curtius von Institut für Atmosphärenforschung an der Goethe-Universität, der das Doktoranden-Netzwerk für CLOUD koordiniert. Gesucht wird nun nach weiteren chemischen Verbindungen, die zur Nukleation und ihren Effekten beitragen. Die Arbeitsgruppe an der Goethe-Universität trägt durch die Messung der Schwefelsäure sowie durch die Messung von kleinsten Aerosolpartikeln zu den Experimenten bei.

Ein weiteres wichtiges Ergebnis von CLOUD ist, dass die von der kosmischen Strahlung verursachte Ionisation der Atmosphäre die Nukleation bis zum Zehnfachen verstärkt. Dieser Effekt ist insbesondere bei den kalten Temperaturen der mittleren und oberen Troposphäre ausgeprägt. Dort wird die Nukleation bereits durch Schwefelsäure- und Wasserdampf ausgelöst, ohne dass weitere Substanzen notwendig sind. Ob kosmische Strahlen einen signifikanten Einflussfaktor für das Klima darstellen, hängt aber letztlich davon ab, welche anderen Substanzen an der Nukleation beteiligt sind und wie sie von Ionen beeinflusst werden. Dabei interessiert die Forscher besonders, ob die Verbindungen aus menschgemachten oder natürlichen Quellen stammen. Untersuchen wollen sie auch, inwieweit die Aerosolnukleation die Eigenschaften der Wolken im Endeffekt verändert.

CLOUD ist das erste Klimaexperiment, das die in einem Teilchenbeschleuniger erzeugten Teilchen nutzt, um den Einfluss der kosmischen Höhenstrahlung auf die Bildung neuer Aerosolpartikel zu untersuchen. Die speziell für diesen Zweck entwickelte Kammer besteht aus einem vier Meter hohen Zylinder, in dem die Forscher Aerosolpartikel und Wolken unter kontrollierten Bedingungen entstehen lassen. Temperatur, relative Feuchte, Ionisierung und die Konzentrationen der Spurengase lassen sich extrem genau kontrollieren. „Das Besondere an der CLOUD-Kammer ist, dass wir das Maß an störenden und die Messung verfälschenden Verunreinigungen geringer halten können, als in allen bisherigen Experimenten“, erklärt Joachim Curtius. CLOUD verwendet die weltweit beste Instrumentierung um die extrem niedrigen Konzentrationen der Spurengase und die nur wenige Nanometer großen Partikel genau zu messen.

Ein neuentwickeltes Messgerät verfolgt die Entstehung der sich bildenden geladenen molekularen Cluster. Es misst deren chemische Zusammensetzung und das Wachstum vom einzelnen Molekül bis zum fertigen Partikel. Eine weitere Besonderheit ist, dass Nukleationsprozesse unter verschiedenen Bedingungen miteinander verglichen werden können. Denn Spurengase werden einerseits durch die natürliche kosmische Strahlung ionisiert. Andererseits lässt sich eine zusätzliche Ionisierung mit Hilfe eines Pionen-Strahls vom Teilchenbeschleuniger des CERN erzeugen. Auch eine Messung, bei der die Einflüsse der Ionen vollständig unterdrückt werden, ist möglich.

Originalpublikation
Kirkby et al., „Role of sulphuric acid, ammonia and galactic cosmic rays in atmospheric aerosol nucleation”, nature, 25.8.2011, DOI 10.1038/nature10343

EU-Fluggesellschaften wollen den Anteil von Agrarkraftstoffen im Flugverkehr erhöhen.

Vermeintlich umweltfreundlicher Sprit ist ökologischer Unsinn – Foto: Dagmar Struß

Bis 2020 sollen jährlich zwei Millionen Tonnen eingesetzt werden. Dies sind 3,7 Prozent des gesamten Kraftstoffverbrauchs im Flugverkehr.

Auf dieses Ziel verständigten sich Fluggesellschaften mit Agrarkraftstoffproduzenten, darunter Lufthansa, Airbus, Air France und Neste Oil. Agrarkraftstoff ist seit langem hoch umstritten. Friends of the Earth Europe berechnete, dass zur Erfüllung bis zu 3,5 Millionen Hektar Land, also eine Fläche von der Größe Belgiens, benötigt würde. Es sei mit schweren Umweltschäden zu rechnen.

Das Leibniz-Institut für Troposphärenforschung e.V. (IfT) ist Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft.

Das Institut weist ein klares und weltweit einzigartiges Forschungsprofil auf, in dessen Mittelpunkt Aerosole, also kleinste luftgetragene Partikel und Wolken, stehen.

Trotz geringster absoluter Mengen sind diese wesentliche Bestandteile der Atmosphäre, weil sie den Energie-, Wasser- und Spurenstoffhaushalt des Erdsystems beeinflussen. Menschliche Aktivitäten können die Eigenschaften dieser hochdispersen Systeme verändern und direkt sowie indirekt auf den Menschen zurück wirken. Das kann sowohl über die gesundheitlichen Wirkungen eingeatmeter Partikel und Nebeltröpfchen als auch über regionale und globale Klimaänderungen geschehen.

Trotz dieser wichtigen Beziehungen zwischen Mensch, Aerosolen und Wolken sind die physikochemischen Prozesse von Aerosol- und Wolkenbildung und die Wechselwirkungen mit Gesundheit und Klima noch wenig verstanden. Dies liegt vor allem an Schwierigkeiten bei der Analyse der beteiligten kleinsten Stoffmengen und an dem komplexen Verhalten troposphärischer Mehrphasensysteme, deren Einzelprozesse in der Atmosphäre nicht klar getrennt beobachtet werden können. In der gegenwärtigen Klimadiskussion zum globalen Wandel spiegelt sich diese Kenntnislage in den sehr viel größeren Unsicherheiten in allen zu Aerosol- und Wolkenwirkung veröffentlichten Zahlen im Verhältnis zu Treibhauseffekten der Gase wider.

Rasche Zuwächse beim Verständnis troposphärischer Mehrphasenprozesse und eine Anwendung dieses Prozessverständnisses auf die Vorhersage der Folgen menschlicher Eingriffe lassen sich nur durch ein konzertiertes Vorgehen in mehreren Richtungen erwarten. Das Leibniz-Institut für Troposphärenforschung betreibt daher neben Feldstudien in mehreren belasteten Regionen auch die Entwicklung eigener analytischer Verfahren zur Untersuchung von Aerosolen und Wolken. Diese Verfahren werden auch in ausgedehnten Laboruntersuchungen eingesetzt, der zweiten Hauptarbeitsrichtung des Instituts. Ein dritter, gleichermaßen wichtiger Arbeitsansatz ist die Formulierung und Anwendung numerischer Modelle von der Prozessbeschreibung bis zur Beschreibung der regionalen Bildung, Umwandlung und Wirkung troposphärischer Mehrphasensysteme.

Quelle: Leibniz-Institut für Troposphärenforschung

Website des Leibniz-Instituts für Troposphärenforschung e.V.