In den letzten Tagen haben sich auf Grund der strömungsarmen Wetterlage viele Aerosole in den unteren Luftschichten angesammelt. Sie sorgten dort für eine verhältnismässig schlechte Sicht und mindere Luftqualität. Was sich daran ändert lesen Sie in diesem Blog.
Aufgewirbelter Staub, Russ aus Verbrennung von fossilen Brennstoffen und Aerosole, welche durch chemische Reaktion mit der Sonneneinstrahlung entstanden, konnten sich in den vergangenen hochdruckbestimmten Tagen vermehrt in den untersten Luftschichten ansammeln. Zusätzlich spielt heute auch noch etwas Saharastaub mit. Mehr über den Hergang dieser Ansammlung bei winterlichen Hochdrucklagen lesen sie hier.
Aber wie kommen denn die Aerosole aus der Atmosphäre wieder weg? Der wohl effizienteste Weg wäre ein Luftmassenwechsel. Zum Beispiel eine Kaltfront mit ordentlich Wind, dahinter dann ein Polarluftausbruch welcher frische, saubere Luft heranführt und die gealterte Luftmasse verdrängt. Aber eigentlich wollen wir wissen, wie die Aerosole aus der Atmosphäre kommen, nicht wie wir frischere Luft bekommen.
Das Schlüsselwort ist Deposition. Man unterscheidet dabei zwischen trockener und nasser Deposition.
In der obigen Grafik sind drei Formen von Deposition erkennbar. Die Sedimentation ist der Prozess, bei welchem Aerosole von selbst aus der Atmosphäre fallen. Dies ist vor allem bei grösseren Partikeln wie zum Beispiel Saharastaub ein entscheidender Faktor. Je weiter weg der Saharastaub von seinem Quellgebiet transportiert wird, desto mehr sinken die vergleichsweise grossen Aerosole ab. So sinkt zum Beispiel ein Partikel mit einem Radius von 10 µm ganze 3.17 cm/s ab. In einer Stunde wären es dann 114 Meter (in völlig stiller Luft).
Mit abnehmendem Partikelgrösse wird Sedimentation als Deposition allerdings sehr schnell ineffizient. Bei Partikeln mit einem Durchmesser von weniger als 1 µm ist die Eigensinkgeschwindigkeit so gut wie zu vernachlässigen. Darunter fallt ein Grossteil des Feinstaubes (PM2.5). Russ aus Verbrennung zum Beispiel hat eine Grösse von 0.005 – 0.03 µm und hat so gut wie kein Eigensinken. Hier kommt die nasse Deposition ins Spiel. Bei der nassen Deposition unterscheidet man zwischen sogenanntem «Rain-Out» und dem «Wash-Out». Bei ersterem lagert sich, um die Aerosole herum, Wasser aus der Atmosphäre ab. Es bilden sich dann kleine Tröpfchen, welche anwachsen und als Regen aus der Atmosphäre fallen. Bei dem sogenannten «Wash-Out» handelt es sich um den Teil der Aerosole, der unterhalb der Wolke vom herabfallenden Regen mitgerissen wird.
Dies sind die Prozesse, wie wir unsere Atmosphäre von Aerosolen befreien. Säubern wäre zumindest teilweise der falsche Begriff, denn gerade der Transport von Saharastaub in die Ozeane oder in die naheliegenden Regionen stellt einen wichtigen Nährstoffeintrag dar. Andererseits sind die meisten menschlich verursachten Aerosole in der Atmosphäre unerwünscht.
Zur Vollständigkeit der obigen Grafik sprechen wir noch kurz die Koagulation an. Dabei handelt es sich um das zusammenschliessen von sehr kleinen Partikeln zu einem grösseren verklumpten Aerosol-Konstrukt, welches dann über die oben genannten Prozesse aus der Atmosphäre entfernt wird.