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.
Aerosol-Beobachtung
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.
Eine 10–18 Jahre lange Trendanalyse der Streuungs- und Absorptionskoeffizienten sowie der Anzahldichte (Collaud Coen et al., 2013, Asmi et al., 2013) hat insgesamt eine deutliche Abnahme der Aerosolbelastung in Nordamerika und eine relative Stabilität in Europa gezeigt. Der Unterschied zwischen den beiden Kontinenten hängt wahrscheinlich mit der erheblichen Reduktion von Schadstoffemissionen in Europa in den 1980er-Jahren zusammen. In den USA wurden solche Reduktionsstrategien erst später umgesetzt. Die europäischen Stationen (in Berggebieten oder Meeresnähe) sind allerdings wahrscheinlich nicht ganz repräsentativ für die kontinentale Platte.
Collaud Coen, M.; Andrews, E.; Asmi, A.; Baltensperger, U.; Bukowiecki, N.; Day, D.; Fiebig, M.; Fjaeraa, A. M.; Flentje, H.; Hyvärinen, A.; Jefferson, A.; Jennings, S. G.and Kouvarakis, G.; Lihavainen, H.; Lund Myhre, C.; Malm, W. C.; Mihapopoulos, N.; Molenar, J. V.; O'Dowd, C.; Ogren, J. A.; Schichtel, B. A.; Sheridan, P.; Virkkula, A.; Weingartner, E.; Weller, R. and Laj, P. Aerosol decadal trends : Part 1: In-situ optical measurements at GAW and IMPROVE stations Atmos. Chem. Phys., 2013, 13
Asmi, A.; Collaud Coen, M.; Ogren, J. A.; Andrews, E.; Sheridan, P.; Jefferson, A.; Weingartner, E.; Baltensperger, U.; Bukowiecki, N.; Lihavainen, H.; Kivekäs, N.; Asmi, E.; Aalto, P. P.; Kulmala, M.; Wiedensohler, A.; Birmili, W.; Hamed, A.; O'Dowd, C.; G Jennings, S.; Weller, R.; Flentje, H.; Fjaeraa, A. M.; Fiebig, M.; Myhre, C. L.; Hallar, A. G.; Swietlicki, E.; Kristensson, A. and Laj, P. Aerosol decadal trends: Part 2: In-situ aerosol particle number concentrations at GAW and ACTRIS stations Atmos. Chem. Phys., 2013, 13, 895-916
Collaud Coen, M., Weingartner, E., Furger, M., Nyeki, S., Prévôt, A.S.H., Steinbacher, M., and Baltensperger, U.: Aerosol climatology and planetary boundary influence at the Jungfraujoch analyzed by synoptic weather types, Atmos. Chem. Phys., 11, 5931-5944, 2011.
Collaud Coen, M., Weingartner, E., Apituley, A., Ceburnis, D., Fierz-Schmidhauser, R., Flentje, H., Henzing, J. S., Jennings, S. G., Moerman, M., Petzold, A. and others: Minimizing light absorption measurement artifacts of the Aethalometer: evaluation of five correction algorithms, Atmos. Meas. Tech., 3, 457-474, 2010.
Weiterführende Informationen
Links
Die Forschungsstation auf dem Jungfraujoch
Ausführliche Informationen über Geschichte, Daten und aktuelle Projekte
Aktuelle Aerosolmesswerte vom Jungfraujoch
Grafische Darstellung der gemessenen Aerosolparameter in unterschiedlicher zeitlicher Auflösung
Daten von Aerosolmessungen und vielen anderen Parametern zum Download (Englisch)
Datenbank Möglichkeit zum Download der Daten der Aerosolmessungen, bereitgestellt vom Norwegischen Institut für Luftforschung (NILU)