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Pflanzen bremsen die Klimaerwärmung

29.04.2013
Bei steigenden Temperaturen bilden Pflanzen mehr Gase, die zur Wolkenbildung und so zur Kühlung beitragen. Auf diese Weise bremst die Vegetation die Klimaerwärmung.

Dies berichtet ein internationales Forscherteam in der Online-Ausgabe des Fachjournals Nature Geoscience. Der Studie zufolge könnten die Temperaturen in ländlichen, bewaldeten Regionen bis zu 30 Prozent geringer ansteigen als in vegetationsarmen Regionen. Weltweit wird der neuen Untersuchung zufolge die Klimaerwärmung durch diesen Effekt jedoch lediglich um etwa ein Prozent abgemildert.


Die Forscher werteten für die Studie Daten von elf verschiedenen Standorten in Europa, Sibirien, Nordamerika und Südafrika aus. Dazu zählte auch die Forschungsstation des Leibniz-Instituts für Troposphärenforschung (TROPOS) in Melpitz, die 40 Kilometer nordöstlich von Leipzig an einer für das ostdeutsche Tiefland repräsentativen Stelle liegt und Teil des globalen Erdbeobachtungssystem der Weltmeteorologieorganisation WMO ist.
Foto: Gerald Spindler/TROPOS


Der Studie zufolge könnten die Temperaturen in ländlichen, bewaldeten Regionen bis zu 30 Prozent geringer ansteigen. Dazu zählen auch die Wälder Finnlands. Im Foto die Forschungsstation Hyytiälä der Universität Helsinki im Süden Finnlands.
Foto: Juho Aalto/Universität Helsinki

Das Bindeglied sind dabei natürliche Aerosol-Partikel, die sich aus den von Pflanzen gebildeten Gasen bilden. In ihrer Untersuchung konntn die Forscher jetzt erstmals über mehrere Kontinente hinweg zeigen, dass diese Partikel bei steigenden Temperaturen zunehmen. Die Forscher werteten Daten von elf verschiedenen Standorten in Europa, Sibirien, Nordamerika und Südafrika aus. Dazu zählte auch die Forschungsstation des Leibniz-Instituts für Troposphärenforschung (TROPOS) in Melpitz, die 40 Kilometer nordöstlich von Leipzig an einer für das ostdeutsche Tiefland repräsentativen Stelle liegt und Teil des globalen Erdbeobachtungssystem der Weltmeteorologieorganisation WMO ist.

Aerosolpartikel, also Teilchen kleiner als ein Mikrometer in der Atmosphäre, können von natürlichen Quellen stammen oder vom Menschen verursacht sein. Sie haben auf zwei Wegen Einfluss auf die Strahlungsbilanz und damit auf das Klima der Erde: Zum einen reflektieren sie trotz ihrer geringen Größe selbst Sonnenlicht. Zum anderen bilden sie aber Keime, auf die Wasser kondensieren kann. So entstehen letztlich Wolkentropfen. Bei den Effekten des so genannten biogenen Aerosols, das von Pflanzen stammt, gibt es jedoch noch viele offene Fragen. Die neue Studie ist daher nur ein Mosaikstein in den komplexen Zusammenhängen zwischen vielen Faktoren, die sich auf den Klimawandel auswirken. Im Gegensatz zu den winzigen Feinstaubpartikeln, die nur mit speziellen Messgeräten, wie sie beispielsweise am Leibniz-Instituts für Troposphärenforschung (TROPOS) in Leipzig entwickelt worden sind, erfasst werden können, sind die in der Studie beschrieben Gase mit den menschlichen Sinnen wahrnehmbar: "Jeder kennt den Duft des Waldes, der aus diesen Gasen besteht", sagt Dr. Ari Asmi von der Universität Helsinki, der an der Studie beteiligt war. Besonders stark zu riechen sind diese Terpene im Sommer in Nadelwäldern. Dann sondern die Bäume mehr von diesen Kohlenstoffwasserstoffverbindungen ab als bei niedrigeren Temperaturen.

Neben den Konzentrationen von Aerosolpartikeln in der Atmosphäre wurden die Konzentrationen von pflanzlichen Gasen und die Temperatur gemessen sowie die Höhe der Grenzschicht bestimmt, die sich als Schlüssel erwies. Die Grenzschicht ist die Luftschicht in Bodennähe, in der sich Gase und Teilchen stark mischen. Die Höhe dieser Schicht ändert sich mit dem Wetter. "Einer der Gründe, dass dieses Phänomen nicht früher entdeckt wurde, ist, dass die Höhe der Grenzschicht sehr schwer zu schätzen ist. Erst vor kurzem wurden die Verfahren dafür so verbessert, das diese Schätzungen nun ausreichend genug an der Realität sind", erläutert Dr. Pauli Paasonen, der an der Universität Helsinki die Idee zu der Studie hatte und inzwischen am International Institute for Applied Systems Analysis (IIASA) in Österreich forscht.

Die neuen Ergebnisse zeigen, dass die Aerosolpartikel biologischen Ursprungs die Temperaturänderungen über den Kontinenten dämpfen. Bei stärker verschmutzten Standorten überwiegen dagegen Partikel aus vom Menschen verursachten Quellen - zumindest für die meisten Teile des Jahres, an denen die anthropogenen Kühlwirkung größer war als die natürliche. Die neuen Erkenntnisse sind daher besonders für waldreiche Regionen wie Sibirien oder Kanada von Bedeutung. „Eine Schlussfolgerung der Studie ist, dass die Wechselwirkungen zwischen Biosphäre und Atmosphäre entscheidend sind für die Klimaeffekte des Aerosols. Außerdem wirken sie sich auch auf die Luftqualität aus”, fasst Prof. Alfred Wiedensohler vom TROPOS zusammen. Die Forscher betonen, dass ohne umfassende Langzeitbeobachtungen diese komplexen Prozesse nicht zu erfassen sind. Bei den Abschätzungen des vom Menschen verursachten Klimawandels und den Veränderungen der Luftqualität sei daher auch die Reaktion der Biosphäre mit zu berücksichtigen.
Katherine Leitzell / Tilo Arnhold

Publikation:
Pauli Paasonen, Ari Asmi, Tuukka Petäjä, Maija K. Kajos, Mikko Äijälä, Heikki Junninen, Thomas Holst, Jonathan P. D. Abbatt, Almut Arneth, Wolfram Birmili, Hugo Denier van der Gon, Amar Hamed, András Hoffer, Lauri Laakso, Ari Laaksonen, W. Richard Leaitch, Christian Plass-Dülmer, Sara C. Pryor, Petri Räisänen, Erik Swietlicki, Alfred Wiedensohler, Douglas R. Worsnop, Veli-Matti Kerminen and Markku Kulmala (2013): Warming-induced increase in aerosol number concentration likely to moderate climate change. Nature Geosciences. doi: 10.1038/NGEO1800.
http://dx.doi.org/10.1038/ngeo1800
Die Untersuchungen wurden gefördert vom Europäischen Forschungsrat ERC (ATMNUCLE), der Akademie Finnland, der Europäischen Kommission (EUCAARI, EUSAAR, ACTRIS, PEGASOS), der Maj-und-Tor-Nessling-Stiftung und der Otto-A.-Malm-Stiftung.
Weitere Infos:
Dr. Pauli Paasonen
International Institute for Applied Systems Analysis (IIASA) & Universität Helsinki
Tel. +43-2236-807-498
http://www.iiasa.ac.at/staff/staff.php?type=auto&visibility=visible&search=true&login=paasonen
sowie
Prof. Alfred Wiedensohler, Dr. Wolfram Birmili
Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS)
Tel. +49-341-2717-7062, -7067
http://www.tropos.de/info/wiedensohler_a.pdf
http://www.tropos.de/info/birmili_w.pdf
oder
Tilo Arnhold, TROPOS-Öffentlichkeitsarbeit
Tel. +49-341-2717-7060
http://www.tropos.de/ift_personal.html

Links:
European Integrated project on Aerosol, Cloud, Climate, and Air Quality Interactions (EUCAARI)
http://www.atm.helsinki.fi/eucaari/
http://www.atmos-chem-phys.net/11/13061/2011/acp-11-13061-2011.html
European Supersites for Atmospheric Aerosol Research (EUSAAR)
http://www.eusaar.net/
Aerosols, Clouds, and Trace gases Research InfraStructure Network (ACTRIS)
http://www.actris.net/
Pan-European Gas-AeroSOls-climate interaction Study (PEGASOS)
http://pegasos.iceht.forth.gr/

Das Leibniz-Institut für Troposphärenforschung ist Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft. Ihr gehören zurzeit 87 Forschungsinstitute und wissenschaftliche Infrastruktureinrichtungen für die Forschung sowie zwei assoziierte Mitglieder an. Die Ausrichtung der Leibniz-Institute reicht von den Natur-, Ingenieur- und Umweltwissenschaften über die Wirtschafts, Sozial- und Raumwissenschaften bis hin zu den Geisteswissenschaften. Leibniz-Institute bearbeiten gesamtgesellschaftlich relevante Fragestellungen strategisch und themenorientiert. Dabei bedienen sie sich verschiedener Forschungstypen wie Grundlagen-, Groß- und anwendungsorientierter Forschung. Sie legen neben der Forschung großen Wert auf wissenschaftliche Dienstleistungen sowie Wissenstransfer in Richtung Politik, Wissenschaft, Wirtschaft und Öffentlichkeit. Sie pflegen intensive Kooperationen mit Hochschulen, Industrie und anderen Partnern im In- und Ausland. Das externe Begutachtungsverfahren der Leibniz-Gemeinschaft setzt Maßstäbe. Jedes Leibniz-Institut hat eine Aufgabe von gesamtstaatlicher Bedeutung. Bund und Länder fördern die Institute der Leibniz-Gemeinschaft daher gemeinsam. Die Leibniz-Institute beschäftigen etwa 16.800 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter, davon sind ca. 7.800 Wissenschaftler, davon wiederum 3.300 Nachwuchswissenschaftler. Der Gesamtetat der Institute liegt bei mehr als 1,4 Mrd. Euro, die Drittmittel betragen etwa 330 Mio. Euro pro Jahr.

Tilo Arnhold | TROPOS
Weitere Informationen:
http://www.leibniz-gemeinschaft.de
http://dx.doi.org/10.1038/ngeo1800
http://www.tropos.de/

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