Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Menschlicher und natürlicher Einfluss auf Wolkenbildung berechnet

28.10.2016

Forscher haben die Ergebnisse des CLOUD-Experiments, das die Entstehung von Wolken und ihren Einfluss auf das Klima erforscht, erstmals genutzt, um zu modellieren, wie Aerosolpartikeln in allen Regionen der Erde in verschiedenen atmosphärischen Höhen entstehen. Die in der Fachzeitschrift „Science“ publizierte Studie unter Beteiligung von Forschern der Goethe-Universität entschlüsselt die Rolle der verschiedenen chemischen Systeme, die für die Partikelbildung verantwortlich sind. Die Forscher ermittelten außerdem den Einfluss von Ionen, die durch kosmische Strahlung entstehen.

Wenn neue Partikel in der Atmosphäre entstehen, beeinflusst das die Wolkenbildung und damit auch das Klima. Im CLOUD-Experiment am CERN werden die komplexen Prozesse seit einigen Jahren in einem großen Luftbehälter nachgestellt. Forscher haben die Ergebnisse nun erstmals genutzt, um die Entstehung von Aerosolpartikeln in allen Regionen der Erde und in verschiedenen Höhen zu berechnen.

Die in der Fachzeitschrift „Science“ publizierte Studie unter Beteiligung von Forschern der Goethe-Universität entschlüsselt die Rolle der verschiedenen chemischen Systeme, die für die Partikelbildung verantwortlich sind. Sie ermittelten außerdem den Einfluss von Ionen, die durch kosmische Strahlung entstehen.

Rußpartikel, aufgewirbelter Staub oder Gischt machen nur einen Teil der Partikel in der Atmosphäre aus. Andere entstehen erst aus bestimmten Spurengasen, beispielsweise wenn sich einzelne Schwefelsäure- und Wassermoleküle zu winzigen Tröpfchen zusammenlagern. Diese Partikelneubildung wird Nukleation genannt. Wolken bilden sich, indem das Wasser an den größeren Aerosolpartikeln kondensiert.

Je mehr Wolkentröpfchen entstehen, desto mehr Sonnenlicht wird ins Weltall zurück reflektiert. Klimamodelle zeigen, dass durch die zusätzlichen vom Menschen verursachten Partikel ein kühlender Effekt entsteht, der den Treibhauseffekt teilweise kompensiert. Jedoch ist dieser geringer, als bisher angenommen.

Aerosolpartikel durch Schwefelsäure- und Ammoniak-Emissionen

Die in „Science“ vorgestellten Modellrechnungen belegen, dass etwa die Hälfte der Kondensationskeime in der Atmosphäre durch Nukleation entsteht. In der heutigen Atmosphäre wird die Partikelbildung fast überall durch Mechanismen dominiert, bei denen mindestens drei chemische Komponenten zusammenkommen müssen: neben den beiden Grundsubstanzen Schwefelsäure und Wasser sind dies entweder Ammoniak oder bestimmte organische Verbindungen wie Oxidationsprodukte von Terpenen. Nahe am Erdboden sind die organischen Substanzen aus natürlichen Quellen wichtig, weiter oben in der Troposphäre spielt Ammoniak eine Hauptrolle. Die Ammoniak- und auch die Schwefelemissionen haben in den vergangenen Jahrzehnten durch menschlichen Einfluss stark zugenommen.

Kaum Klimaeinflüsse durch Sonnenzyklen

CLOUD hat ebenfalls untersucht, wie der 11-Jahres-Sonnenzyklus die Bildung von Aerosolpartikeln in der heutigen Atmosphäre beeinflusst. Die Modellrechnungen zeigen, dass die Effekte durch Veränderungen der Ionisation durch die Sonne zu klein sind, um einen deutlichen Beitrag zur Wolkenbildung zu leisten. Obwohl die Ionen ursprünglich an der Entstehung von fast einem Drittel aller neugebildeten Partikel beteiligt sind, ändert sich die Konzentration der großen Wolkenkondensationskeime im Laufe des 11-Jahreszyklus nur um 0,1 Prozent – zu wenig um nennenswerte Einflüsse auf das Klima zu verursachen.

Kühlende Effekte 27 Prozent geringer als erwartet

Auch zur Aerosolbildung, die ohne die Beteiligung von Schwefelsäure allein durch schwerflüchtige Substanzen biologischen Ursprungs verursacht wird, hat das CLOUD-Team jetzt erste globale Modellrechnungen vorgelegt (Gordon et al., PNAS). Dieser Prozess hat demnach insbesondere in der vorindustriellen Atmosphäre stark zur Partikelbildung beigetragen, da damals wesentlich weniger Schwefelkomponenten in die Atmosphäre gelangten. Die Menge der Partikel in der vorindustriellen Atmosphäre wird durch den zusätzlichen Prozess nun deutlich größer eingeschätzt als nach früheren Berechnungen. Die Modellrechnungen, die auf den Daten aus dem CLOUD-Experiment beruhen, ergeben, dass die kühlenden Wolkeneffekte durch zusätzliche vom Menschen gemachte Partikel um 27 Prozent kleiner ausfallen als in Klimasimulationen ohne diesen Effekt: Statt einer Abkühlung in Höhe von 0,82 W/m2 ergeben sich nun nur noch -0,60 W/m2.

E.M. Dunne, et al., 2016: Global particle formation from CERN CLOUD measurements, Science First Release, doi: 10.1126/science.aaf2649

Dieser Artikel erscheint online via First Release im Journal Science am Donnerstag, 27. Oktober 2016. http://science.sciencemag.org/cgi/doi/10.1126/science.aaf2649

H. Gordon, et al., 2016: Reduced anthropogenic aerosol radiative forcing caused by biogenic new particle formation, PNAS, 113 (43) 12053-12058; published ahead of print October 10, 2016, doi:10.1073/pnas.1602360113
http://www.pnas.org/content/113/43/12053.abstract

Informationen: Prof. Dr. Joachim Curtius, Institut für Atmosphäre und Umwelt, Campus Riedberg, Tel.: (069)798-40258, curtius@iau.uni-frankfurt.de

Dr. Anne Hardy | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.uni-frankfurt.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht Geowissenschaften: Was unter dem Wald schläft
15.10.2018 | Ruhr-Universität Bochum

nachricht Für Saturnmond-Mission: Einschmelzsonde getestet
12.10.2018 | Technische Universität Braunschweig

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Blauer Phosphor – jetzt erstmals vermessen und kartiert

Die Existenz von „Blauem“ Phosphor war bis vor kurzem reine Theorie: Nun konnte ein HZB-Team erstmals Proben aus blauem Phosphor an BESSY II untersuchen und über ihre elektronische Bandstruktur bestätigen, dass es sich dabei tatsächlich um diese exotische Phosphor-Modifikation handelt. Blauer Phosphor ist ein interessanter Kandidat für neue optoelektronische Bauelemente.

Das Element Phosphor tritt in vielerlei Gestalt auf und wechselt mit jeder neuen Modifikation auch den Katalog seiner Eigenschaften. Bisher bekannt waren...

Im Focus: Chemiker der Universitäten Rostock und Yale zeigen erstmals Dreierkette aus gleichgeladenen Ionen

Die Forschungskooperation zwischen der Universität Yale und der Universität Rostock hat neue wissenschaftliche Ergebnisse hervorgebracht. In der renommierten Zeitschrift „Angewandte Chemie“ berichten die Wissenschaftler über eine Dreierkette aus Ionen gleicher Ladung, die durch sogenannte Wasserstoffbrücken zusammengehalten werden. Damit zeigen die Forscher zum ersten Mal eine Dreierkette aus gleichgeladenen Ionen, die sich im Grunde abstoßen.

Die erfolgreiche Zusammenarbeit zwischen den Professoren Mark Johnson, einem weltbekannten Cluster-Forscher, und Ralf Ludwig aus der Physikalischen Chemie der...

Im Focus: Storage & Transport of highly volatile Gases made safer & cheaper by the use of “Kinetic Trapping"

Augsburg chemists present a new technology for compressing, storing and transporting highly volatile gases in porous frameworks/New prospects for gas-powered vehicles

Storage of highly volatile gases has always been a major technological challenge, not least for use in the automotive sector, for, for example, methane or...

Im Focus: Materiezustände durch Licht verändern

Forscherinnen und Forscher der Universität Hamburg stören die kristalline Ordnung

Physikerinnen und Physikern der Universität Hamburg ist es gelungen, mithilfe von Laserpulsen die Ordnung von Quantenmaterie so zu stören, dass ein spezieller...

Im Focus: Disrupting crystalline order to restore superfluidity

When we put water in a freezer, water molecules crystallize and form ice. This change from one phase of matter to another is called a phase transition. While this transition, and countless others that occur in nature, typically takes place at the same fixed conditions, such as the freezing point, one can ask how it can be influenced in a controlled way.

We are all familiar with such control of the freezing transition, as it is an essential ingredient in the art of making a sorbet or a slushy. To make a cold...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

11. Jenaer Lasertagung

16.10.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Dezember 2018

16.10.2018 | Veranstaltungen

Künstliche Intelligenz in der Medizin

16.10.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

11. Jenaer Lasertagung

16.10.2018 | Veranstaltungsnachrichten

Neue Methode der statistischen Inferenz in der Magnetresonanztomographie (fMRI) entwickelt

16.10.2018 | Medizintechnik

Tiefsee ergründen – erstmalige LIBS-Messung bei 600 bar

16.10.2018 | Materialwissenschaften

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics