Aerosole sind feste oder flüssige Luftpartikel. Sie entstehen durch natürliche Prozesse (Bodenerosion, Meersalz, Waldbrände) oder sind menschgemacht (Verbrennung von Erdöl, Kohle, Erdgas oder Holz, Landwirtschaft, Verkehr und andere). Obwohl sie negative Folgen für die menschliche Gesundheit haben können, spielen Aerosole für das Klima eine wichtige Rolle. Einerseits sind Aerosole die einzigen Inhaltsstoffe unserer Atmosphäre, die einen kühlenden Effekt auf das Klima haben. Je nach chemischer Zusammensetzung der Partikel streuen Aerosole Sonnenstrahlung zurück ins Weltall und reduzieren so die Oberflächentemperatur. Andererseits braucht es Aerosole, damit überhaupt Wolken entstehen können. Sie haben die Rolle der sogenannten Wolken-Kondensationskeime: wenn die Luft wasserübersättigt ist, kondensiert das Wasser an der Oberfläche der Aerosole und bildet so Wolkentropfen. Je mehr dieser Tropfen entstehen und miteinander kollidieren, umso rascher wachsen sie zu Regentropfen heran und fallen zu Boden. Wenn sich die Zahl der Aerosole in einer bereits bestehenden Wolke erhöht, wird auch die Zahl der Wolkentropfen grösser. Als Folge davon werden die Wolkentropfen aber kleiner. Das Resultat ist zum einen, dass die Wolke von oben gesehen heller erscheint, sie reflektiert mehr Licht und verstärkt somit den kühlenden Effekt aufs Klima. Zum anderen wird die Niederschlagsbildung möglicherweise verzögert und sogar reduziert.

Die kühlenden Effekte von Aerosolen sind in der wissenschaftlichen Gemeinschaft akzeptiert. Es ist aber bekannt, dass die Zahlen dazu mit grossen Unsicherheiten behaftet sind trotz grossen Fortschritten im Gebiet über die letzten Jahrzehnte.

Aerosol-Beobachtungen

Das internationale Programm mit dem Namen Global Atmosphere Watch (GAW) hat das Ziel, die zeitliche Entwicklung der Luftverschmutzung durch Aerosole und ihre Eigenschaften im Hinblick auf klimatische Einflüsse über Jahrzehnte zu erfassen. Das Beobachtungsprogramm wird vom Labor für Atmosphärenchemie am Paul Scherrer Institut (PSI) betrieben. Die GAW-Station befindet sich auf dem Jungfraujoch (3580 m ü.M.). Die Beobachtungen auf dem Jungfraujoch gehören weltweit zu den umfangreichsten.

Aufgrund der grossen Höhe des Jungfraujochs, liegt die Messstation teilweise in der freien Troposphäre. Die Troposphäre ist die Zone in der Atmosphäre, in der unser Wetter stattfindet. Diese wird wieder unterteilt in die Grenzschicht – die unterste Ebene der Atmosphäre, die regelmässig durch natürliche Prozesse und menschliche Aktivitäten mit Aerosolen gefüttert wird – und die freie Troposphäre. Die freie Troposphäre ist gewissermassen entkoppelt von der Grenzschicht. Damit Aerosole die freie Troposphäre erreichen, ist vertikaler Transport notwendig. Deshalb sind Aerosolkonzentrationen am Jungfraujoch typischerweise tiefer als die bewohnten Regionen in der Grenzschicht.

Am Jungfraujoch kann bei allen gemessenen Aerosolparametern ein deutlicher Jahresgang beobachtet werden. Das hängt mit dem sommerlichen vertikalen Transport von Aerosol-beladener Luft aus der Grenzschicht in Richtung Berge und in die freie Troposphäre zusammen. Im Sommer erwärmt sich die Luft über dem Mittelland und steigt auf, weil sie leichter ist als kühle Luft.