Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

"Rauchende" Regenwolken über dem Amazonas

27.02.2004


Waldbrände im Amazonas-Gebiet verstärken Wetterturbulenzen und haben globale Auswirkungen, berichten Mainzer Max-Planck-Forscher


Waldbrand im südlichen Teil des Amazonasbeckens, aufgenommen im September 2002. Eine so genannte "Pyro-Wolke" bildet sich direkt oberhalb der "Rauchfahne" des Feuers.
Bild: M. Welling, Max-Planck-Institut für Chemie


Wolken in rauchfreier Luft, aufgenommen im westlichen Teil des Amazonasbeckens im Oktober 2002.
Bild: M.O. Andreae, Max-Planck-Institut für Chemie



Großflächige Brandrodungen überziehen das Amazonasbecken jedes Jahr während der Trockenzeit, insbesondere in den Monaten September und Oktober, mit dichtem Rauch. Erste Ergebnisse von SMOCC (Smoke, Clouds, and Climate), einem internationalen Forschungsprojekt unter Leitung von Prof. Dr. Meinrat O. Andreae vom Max-Planck-Institut für Chemie in Mainz, zeigen nun, dass die Auswirkungen des Rauchs dieser Brände auf Wetter und Klima wesentlich größer sind als bisher bekannt. Der Rauch beeinflusst Wolkenbildung und Niederschläge und führt zu Gewitterstürmen und Hagel. Die veränderten Wolkeneigenschaften führen auch zu einer Erwärmung von höheren Schichten der Atmosphäre, was globale Auswirkungen auf das Klima haben könnte (Science, 27. Februar 2004).



Kleine Partikel in der Luft, so genannte Aerosole, sind von großer Bedeutung für die Wolkenbildung. Durch Kondensation von Wasserdampf an diesen Partikeln bilden sich Wolkentröpfchen, und ohne Aerosole in der Atmosphäre können sich keine Wolken bilden. Aerosolpartikel werden sowohl durch natürliche als auch durch von Menschen beeinflusste Prozesse gebildet. Seit der industriellen Revolution hat die Zahl der von Menschen erzeugten Partikel in der Atmosphäre drastisch zugenommen. Daher steht der Einfluss der Aerosole auf die Atmosphäre und das Klima seit Jahrzehnten im Mittelpunkt des wissenschaftlichen Interesses. Eine direkte Auswirkung ist, dass diese Partikel das Sonnenlicht reflektieren und damit die Aufheizung der Erdoberfläche durch die Sonne verringern. Dies bedeutet eine Abkühlung der Atmosphäre.

Eine weitere Auswirkung ist, dass die Partikel die Eigenschaften der Wolken und des Niederschlags verändern können. Dies führt schließlich auch zu einem Abkühleffekt. Insgesamt könnten diese Abkühleffekte im Laufe des letzten Jahrhunderts einen beträchtlichen Anteil der Erwärmung durch Treibhausgase kompensiert haben.

Die Anzahl der Partikel in der Atmosphäre ist unter natürlichen Bedingungen ziemlich klein. Daher ist auch die Konzentration der Wolkentröpfchen gering, wenn sich Wolken in sauberer Luft bilden. In verschmutzter Luft dagegen ist die Anzahl von Aerosolpartikeln und damit auch die der Wolkentröpfchen viel größer. Wolken mit einer höheren Anzahl von Tröpfchen reflektieren stärker das Sonnenlicht und haben daher - genau wie bei der direkten Aerosolwirkung - einen Abkühleffekt auf die Erde.

Da die Menge kondensierbaren Wasserdampfes aber gleich bleibt, muss mit steigender Anzahl der Tröpfchen ihre Größe sinken. Nun stoßen kleinere Tröpfchen nicht so leicht zusammen, was aber eine Voraussetzung für die Bildung von Niederschlag ist. Tausende von Wolkentröpfchen müssen verschmelzen um einen Tropfen zu bilden, der groß und schwer genug ist, um als Regentropfen zur Erde zu fallen. Dieser Aspekt bildet den Schwerpunkt des wissenschaftlichen Projekts SMOCC. "Wir möchten besser verstehen, in welcher Weise sich die riesige Menge von Rauchpartikeln, erzeugt durch Brandrodungen im Amazonasgebiet, auf Wolken, Wetter und Klima auswirkt", meint Prof. Andreae.

Die Max-Planck-Forscher fanden heraus, dass der anthropogen erzeugte Rauch tatsächlich die Tröpfchengröße in den Wolken dramatisch herabsetzt. Dadurch wurde die Niederschlagsbildung unterdrückt; wenn sie doch erfolgte, verschob sich die Entstehung des Niederschlags von etwa 1500 Meter oberhalb der Wolkenbasis in unverschmutzten Wolken auf mehr als 7000 Meter in Pyro-Wolken (siehe Abb. 1). Auch so genannte "Rauchwolken", die aus dem verschmutzten Rauchdunst herauswuchsen, zeigten eine beträchtliche Unterdrückung und Verzögerung der Niederschlagsbildung.

Die verzögerte Niederschlagsbildung führt zu einem Wärmetransport in höhere Schichten der Atmosphäre. Wärme wird freigesetzt, wenn Wasserdampf an den Aerosolpartikeln kondensiert und wenn das flüssige Wasser zu Eis gefriert. Bei den größeren Höhen ist es kalt genug, um das Wasser auszufrieren. Dabei freigesetzte Wärme verstärkt den Aufwind und führt zu stärkeren Turbulenzen. Dies kann Gewitterstürme, Blitze, schwere Schauer und Hagel hervorrufen. Bis zu zwei Zentimeter große Hagelkörner wurden bei dieser Art von Wolken am Boden beobachtet.

Ein weiterer Effekt der unterdrückten und verzögerten Niederschlagsbildung ist, dass die in großer Höhe freigesetzte Wärme zu beträchtlichen Änderungen in der regionalen und globalen Luftzirkulation führen kann. Aerosolpartikel, Wasserdampf und gasförmige Verschmutzungen können durch diese Wolken bis in große Höhen der Atmosphäre transportiert werden und sich damit über riesige Gebiete, möglicherweise sogar über den ganzen Globus verteilen. Daher könnten diese Effekte globale Auswirkungen haben, was Gegenstand künftiger Untersuchungen sein wird.

Originalveröffentlichung:

M. O. Andreae, D. Rosenfeld, P. Artaxo, A. A. Costa, G. P. Frank, K. M. Longo and M. A. F. Silva-Dias, Smoking rain clouds over the Amazon, Science, 303, 1337-1342, (27. Februar February 2004)

Weitere Informationen erhalten Sie von:

Prof. Meinrat O. Andreae
Max-Planck-Institut für Chemie, Mainz
Tel.: 06131 305-421, Fax: -487
E-Mail: andreae@mpch-mainz.mpg.de

Dr. Göran P. Frank
Max-Planck-Institut für Chemie, Mainz
Tel.: 06131 305-466, Fax: -487
E-Mail: gfrank@mpch-mainz.mpg.de

Dr. Andreas Trepte | Max-Planck-Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.mpch-mainz.mpg.de

Weitere Berichte zu: Niederschlagsbildung Partikel Wasserdampf Wolke Wolkentröpfchen

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht Klimawandel schwächt tropische Windsysteme
20.10.2017 | MARUM - Zentrum für Marine Umweltwissenschaften an der Universität Bremen

nachricht An der Wurzel des Amazonas: Bodentiefe bestimmt Vegetationstyp
20.10.2017 | Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Hochfeldmagnet am BER II: Einblick in eine versteckte Ordnung

Seit dreißig Jahren gibt eine bestimmte Uranverbindung der Forschung Rätsel auf. Obwohl die Kristallstruktur einfach ist, versteht niemand, was beim Abkühlen unter eine bestimmte Temperatur genau passiert. Offenbar entsteht eine so genannte „versteckte Ordnung“, deren Natur völlig unklar ist. Nun haben Physiker erstmals diese versteckte Ordnung näher charakterisiert und auf mikroskopischer Skala untersucht. Dazu nutzten sie den Hochfeldmagneten am HZB, der Neutronenexperimente unter extrem hohen magnetischen Feldern ermöglicht.

Kristalle aus den Elementen Uran, Ruthenium, Rhodium und Silizium haben eine geometrisch einfache Struktur und sollten keine Geheimnisse mehr bergen. Doch das...

Im Focus: Schmetterlingsflügel inspiriert Photovoltaik: Absorption lässt sich um bis zu 200 Prozent steigern

Sonnenlicht, das von Solarzellen reflektiert wird, geht als ungenutzte Energie verloren. Die Flügel des Schmetterlings „Gewöhnliche Rose“ (Pachliopta aristolochiae) zeichnen sich durch Nanostrukturen aus, kleinste Löcher, die Licht über ein breites Spektrum deutlich besser absorbieren als glatte Oberflächen. Forschern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, diese Nanostrukturen auf Solarzellen zu übertragen und deren Licht-Absorptionsrate so um bis zu 200 Prozent zu steigern. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler nun im Fachmagazin Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.1700232

„Der von uns untersuchte Schmetterling hat eine augenscheinliche Besonderheit: Er ist extrem dunkelschwarz. Das liegt daran, dass er für eine optimale...

Im Focus: Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

Im Blut zirkulierende Biomoleküle und Zellen sind Träger diagnostischer Information, deren Analyse hochwirksame, individuelle Therapien ermöglichen. Um diese Information zu erschließen, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein Mikrochip-basiertes Diagnosegerät entwickelt: Der »AnaLighter« analysiert und sortiert klinisch relevante Biomoleküle und Zellen in einer Blutprobe mit Licht. Dadurch können Frühdiagnosen beispielsweise von Tumor- sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen gestellt und patientenindividuelle Therapien eingeleitet werden. Experten des Fraunhofer ILT stellen diese Technologie vom 13.–16. November auf der COMPAMED 2017 in Düsseldorf vor.

Der »AnaLighter« ist ein kompaktes Diagnosegerät zum Sortieren von Zellen und Biomolekülen. Sein technologischer Kern basiert auf einem optisch schaltbaren...

Im Focus: Neue Möglichkeiten für die Immuntherapie beim Lungenkrebs entdeckt

Eine gemeinsame Studie der Universität Bern und des Inselspitals Bern zeigt, dass spezielle Bindegewebszellen, die in normalen Blutgefässen die Wände abdichten, bei Lungenkrebs nicht mehr richtig funktionieren. Zusätzlich unterdrücken sie die immunologische Bekämpfung des Tumors. Die Resultate legen nahe, dass diese Zellen ein neues Ziel für die Immuntherapie gegen Lungenkarzinome sein könnten.

Lungenkarzinome sind die häufigste Krebsform weltweit. Jährlich werden 1.8 Millionen Neudiagnosen gestellt; und 2016 starben 1.6 Millionen Menschen an der...

Im Focus: Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

Ob als Smartphone-App für die Fahrkarte im Nahverkehr, als Geldwertkarten für das Schwimmbad oder in Form einer Bonuskarte für den Supermarkt: Für viele gehören „elektronische Geldbörsen“ längst zum Alltag. Doch vielen Kunden ist nicht klar, dass sie mit der Nutzung dieser Angebote weitestgehend auf ihre Privatsphäre verzichten. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entsteht ein sicheres und anonymes System, das gleichzeitig Alltagstauglichkeit verspricht. Es wird nun auf der Konferenz ACM CCS 2017 in den USA vorgestellt.

Es ist vor allem das fehlende Problembewusstsein, das den Informatiker Andy Rupp von der Arbeitsgruppe „Kryptographie und Sicherheit“ am KIT immer wieder...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Das Immunsystem in Extremsituationen

19.10.2017 | Veranstaltungen

Die jungen forschungsstarken Unis Europas tagen in Ulm - YERUN Tagung in Ulm

19.10.2017 | Veranstaltungen

Bauphysiktagung der TU Kaiserslautern befasst sich mit energieeffizienten Gebäuden

19.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Forscher finden Hinweise auf verknotete Chromosomen im Erbgut

20.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Saugmaschinen machen Waschwässer von Binnenschiffen sauberer

20.10.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Strukturbiologieforschung in Berlin: DFG bewilligt Mittel für neue Hochleistungsmikroskope

20.10.2017 | Förderungen Preise