Aerosol-Beobachtung

Aerosole, auch Feinstaub oder PM (Abkürzung für particulate matter) genannt, beeinflussen die Wolkenbildung und sind für die Klimaforschung von Bedeutung. Die tatsächliche Wirkung, die Aerosole auf die Klimaerwärmung 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 stabil geblieben ist.

Aerosole sind feste oder flüssige Partikel in der Luft, die zwischen wenigen Nanometern und ein paar hundert Mikrometern gross sind, zum Beispiel Russ, mineralischer Staub, Salzkristalle oder Ammoniumsulfat. Sie können die Atmosphäre direkt oder indirekt beeinflussen:

  • 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.

Trotz der Unsicherheiten wird allgemein angenommen, dass der Strahlungsantrieb aufgrund von Aerosolen in Regionen mit einer hohen anthropogenen Aerosolkonzentration in derselben Grössenordnung liegen könnte wie der Strahlungsantrieb aufgrund der Treibhausgase – allerdings mit umgekehrtem Vorzeichen. Dadurch könnten Aerosole die durch Treibhausgase verursachte Klimaerwärmung verlangsamen.

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

Aerosol-Überwachung

Das Programm 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 (LAC) 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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