Aerosol-Beobachtung

Aerosole, auch Feinstaub oder PM (Abkürzung für particulate matter) genannt, beeinflussen die Wolkenbildung und sind für die Klimaforschung von Bedeutung. Die effektive Wirkung, die Aerosole auf die Atmosphäre haben, ist noch nicht vollständig erforscht. Untersuchungen zeigen, dass die Aerosolbelastung in Nordamerika über die letzten 10-15 Jahre abgenommen hat, während sie in Europa konstant geblieben ist.

Aerosole sind feste oder flüssige Partikel in der Luft, zwischen wenigen Nanometern und ein paar hundert Mikrometern gross, zum Beispiel Russ, mineralischer Staub, Salzkristalle oder Ammoniumsulfat. Sie
können die Atmosphäre auf zwei wichtige Arten beeinflussen, durch den direkten und den indirekten Aerosoleffekt:

  • Der direkte Effekt beschreibt den Mechanismus, bei welchem Aerosole Strahlung streuen und absorbieren und dadurch das Strahlungsgleichgewicht des Systems Erde-Atmosphäre verändern.
  • Der indirekte Effekt beschreibt, inwiefern Aerosole die mikrophysikalischen (und dadurch strahlungsrelevanten) Eigenschaften, die Menge sowie die Lebensdauer von Wolken verändern.

Über die effektive Wirkung, die Aerosole auf die Atmosphäre haben, herrscht noch Unsicherheit. Bis heute werden nicht alle Phänomene verstanden oder sind vollständig identifiziert worden. Trotz der Unsicherheiten wird angenommen, dass die Wirkung von Aerosolen in Regionen mit einer hohen anthropogenen Aerosolkonzentration in derselben Grössenordnung liegen könnte wie der Effekt sämtlicher Treibhausgase – allerdings mit umgekehrtem Vorzeichen. Trifft dies zu, könnten Aerosole die Klimaerwärmung verlangsamen.

Im Bericht des Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) von 2013 wird der Strahlungsantrieb verschiedener Einflussgrössen analysiert. Danach ist der positive Effekt von Treibhausgasen, Ozon und Wasserdampf gut erklärt. Die direkten und indirekten Wirkungen von Aerosolen werden meist als negativ eingestuft, allerdings sind diese Aussagen mit Unsicherheit behaftet.

Aerosol-Überwachung

Das Global Athmosphere Watch (GAW) hat zum Ziel, die räumliche und zeitliche Verteilung von Aerosolen und deren Eigenschaften bezüglich des Klimaantriebs und der Luftqualität in Zeitskalen bis zu mehreren Jahrzehnten zu ermitteln. Das Aerosol-Überwachungsprogramm, das vom Labor für Atmosphärenchemie am Paul Scherrer Institut (PSI) an der globalen GAW-Station auf dem Jungfraujoch (3580 m ü. M.) betrieben wird, ist eines der umfangreichten weltweit. Aufgrund der Höhe der Station liegt das Jungfraujoch teilweise in der freien Troposphäre und ist daher geeignet, die Hintergrundkonzentration von Aerosolen zu messen. Für alle gemessenen Aerosolparameter wird ein saisonaler Zyklus beobachtet. Dies ist bedingt durch den konvektiven Transport der planetaren Grenzschicht zum Jungraujoch im Sommer.

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