Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Eine Frage der Größe: Von Aerosolteilchen zu Wolkentröpfchen

02.06.2006
Trotz unterschiedlichster Herkunft und Zusammensetzung der Aerosolteilchen in Zentraleuropa hängt die Fähigkeit, zu Wolkentröpfchen anzuwachsen, in erster Linie von der Teilchengröße ab.

Wolken spielen eine zentrale Rolle für Klimasystem und Wasserkreislauf der Erde. Das Verhalten einer Wolke hängt in hohem Maße von der Anzahl und Größe der Tröpfchen ab, aus denen sie besteht. Jedes dieser Tröpfchen benötigt zum Wachsen ein Aerosolteilchen als Keim, genannt Wolkenkondensationskern (cloud condensation nucleus, CCN). Es ist deshalb wichtig zu verstehen, welche Eigenschaften es einem Aerosolteilchen ermöglichen, zu einem Wolkentropfen anzuwachsen. Einfache physikalisch-chemische Betrachtungen zeigen, dass dies in erster Näherung von der Anzahl der löslichen Moleküle abhängt, die das Teilchen enthält. Diese wiederum hängt von der Größe und Zusammensetzung der Moleküle ab. Wenn man sich die äußerst verschiedenartige Herkunft der Teilchen in der Atmosphäre vor Augen hält - z.B. Meersalz, Staub, Rauch, industrielle Emissionen - wird deutlich, dass die Komplexität ihrer Zusammensetzung lange als Haupthindernis für die Modellierung und Vorhersage von Aerosoleffekten auf die Wolkeneigenschaften und das Klima angesehen wurde.

Wie das Wissenschaftsmagazin Science berichtet, haben nun Forscher des Max-Planck-Instituts für Chemie und der Johannes Gutenberg-Universität in Mainz diesen Einfluss von Aerosolgröße und -zusammensetzung systematisch untersucht. Zur Trennung beider Effekte haben sie Umgebungsaerosole in enge Größenbereiche unterteilt (Durchmesser zwischen 40 und 120 Millionstel Millimeter) und dann deren chemische Zusammensetzung und Wachstumsfähigkeit untersucht. Die Messungen wurden im Sommer 2004 am Kleinen Feldberg im Taunus durchgeführt. Während der dreiwöchigen Messperiode wurden an der Bergstation sehr unterschiedliche Luftmassen vorgefunden: gealterte Kontinentalluft reich an industriellen und Verkehrsschadstoffen, marine Luftmassen, die sehr rasch vom Nordatlantik herübergezogen waren, und frisch verschmutzte Luft aus dem dicht besiedelten und hoch industrialisierten Rhein-Main-Gebiet. Der Hauptbestandteil in allen Luftmassentypen war organisches Material, gefolgt von Ammonium, Sulfat und Nitrat. Bemerkenswerterweise schien sich der lösliche Anteil der Teilchen nicht allzu sehr zu unterscheiden, trotz der sehr unterschiedlichen Vorgeschichte der Luft.

Die Messungen der Mainzer Forscher zeigen, dass die Größe der Teilchen eine wesentlich wichtigere Rolle bei der Bildung von Wolkentropfen spielt als deren Zusammensetzung - zumindest bei den Aerosoltypen an unserem kontinentalen Messort.

Der Hauptgrund hiefür ist, dass die Fähigkeit eines Teilchens als Wolkenkondensationskern zu wirken in erster Näherung von der Gesamtzahl der darin enthaltenen löslichen Moleküle abhängt. Diese Anzahl hängt in der dritten Potenz vom Teilchendurchmesser ab, aber nur linear vom löslichen Massenanteil, d.h. der Zusammensetzung.

Die Tatsache, dass, zumindest bei den in Europa angetroffenen Aerosolen, die Teilchenzusammensetzung nur von sekundärer Bedeutung für das Wachstum der Wolkentropfen ist, hat große praktische Vorteile. Die Abschätzung von CCN-Konzentrationen aus relativ einfachen Messungen wird dadurch wesentlich leichter, und deren Darstellung in Wolken- und Klimamodellen deutlich vereinfacht. Wenn man die typischen größenaufgelösten CCN-Wirkungsgrade für wichtige Gebiete und Aerosolarten kennt, können die CCN-Konzentrationen aus beobachteten oder modellierten Teilchengrößenverteilungen abgeschätzt werden. Daher sollten Feldversuche in verschiedenen Gebieten mit dem Ziel durchgeführt werden, eine Datensammlung solcher größenaufgelösten CCN-Wirkungsgrade zu erstellen. Bei Modellrechnungen sollten eher Anstrengungen unternommen werden, die Teilchengrößeverteilungen exakt vorherzusagen als die genaue chemische Zusammensetzung.

Die Ergebnisse der Mainzer Forscher bieten auch eine Grundlage für die Abschätzung von CCN-Häufigkeiten über größere Zeit- und Raumskalen aus Fernerkundungsdaten, da Aerosol-Teilchengrößeverteilungen wesentlich einfacher durch Fernerkundung erhalten werden können als Teilchenzusammensetzungen.

Originalveröffentlichung:

U. Dusek, G. P. Frank, L. Hildebrandt, J. Curtius, J. Schneider, S. Walter, D. Chand, F. Drewnick, S. Hings, D. Jung, S. Borrmann, and M. O. Andreae
Size matters more than chemistry for cloud nucleating ability of aerosol particles

Science, 2 June 2006

Weitere Informationen erhalten Sie von:

Prof. Meinrat O. Andreae
Max-Planck-Institut für Chemie, Mainz
Tel.: +49 (0)6131 305 421
E-Mail: andreae@mpch-mainz.mpg.de
Prof. Stephan Borrmann
Institut für Physik der Atmosphäre
Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Tel.: +49 (0) 6131 39-23396
E-Mail: borrmann@uni-mainz.de

Dr. Mirjana Kotowski | idw
Weitere Informationen:
http://www.mpch-mainz.mpg.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Kontinentalrand mit Leckage
27.03.2017 | MARUM - Zentrum für Marine Umweltwissenschaften an der Universität Bremen

nachricht Neuen molekularen Botenstoff bei Lebererkrankungen entdeckt
27.03.2017 | Universitätsmedizin Mannheim

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Das anwachsende Ende der Ordnung

Physiker aus Konstanz weisen sogenannte Mermin-Wagner-Fluktuationen experimentell nach

Ein Kristall besteht aus perfekt angeordneten Teilchen, aus einer lückenlos symmetrischen Atomstruktur – dies besagt die klassische Definition aus der Physik....

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Wie Menschen wachsen

27.03.2017 | Veranstaltungen

Zweites Symposium 4SMARTS zeigt Potenziale aktiver, intelligenter und adaptiver Systeme

27.03.2017 | Veranstaltungen

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fließender Übergang zwischen Design und Simulation

27.03.2017 | HANNOVER MESSE

Industrial Data Space macht neue Geschäftsmodelle möglich

27.03.2017 | HANNOVER MESSE

Neue Sicherheitstechnik ermöglicht Teamarbeit

27.03.2017 | HANNOVER MESSE