Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Treibhausgas Wasser: Relevanz für den Klimawandel

29.03.2010
Forschern des KIT und ihren Kooperationspartnern an den Universitäten in Cambridge, Großbritannien, und Utrecht, Niederlande, ist es gelungen, mittels satellitengestützten Messungen von "schwerem" Wasserdampf in der oberen Atmosphäre neue Hinweise zur vertikalen Luftmassen-Zirkulation zu erhalten.

Diese Erkenntnisse dienen dazu, die Wechselwirkungen zwischen dem Klimawandel und der Chemie der stratosphärischen Ozonschicht zu verstehen. Nun wurden die Ergebnisse in der Fachzeitschrift "Nature Geoscience" veröffentlicht.

Normalerweise friert Wasser spätestens an der sehr kalten Grenze zwischen der Troposphäre - der untersten Schicht der Atmosphäre, in der sich auch das Wetter abspielt - und der darüber liegenden Stratosphäre, also in etwa 10 bis 15 Kilometern Höhe, aus und es bilden sich Wolken. Die KIT-Forscher und ihre Kooperationspartner in Cambridge und Utrecht nutzen bei ihren Untersuchungen den Effekt, dass bei der Kondensation von Wasserdampf zu Eis so genanntes "schweres" Wasser (HDO) schneller gefriert als normales Wasser.

Im verbleibenden Wasserdampf ist deshalb das Hauptisotop H2O gegenüber dem "schweren" Wasser stärker konzentriert als in solchen Luftmassen, in denen keine Kondensation, also keine Wolkenbildung, stattgefunden hat. So ist es den Wissenschaftlern möglich, den Weg des Wasserdampfes von der Troposphäre in die darüber liegende viel trockenere Stratosphäre zu beobachten.

Aus den gemessenen Verhältnissen zwischen "schwerem" Wasser HDO und dem Hauptisotop H2O konnten die Wissenschaftler jetzt erstmals beobachten, welche Rolle die Wolkenbildung beim Transport von Wasser in die Stratosphäre spielt. Durch die Eis- bzw. Wolkenbildung an der Grenze zwischen Troposphäre und Stratosphäre gelangt in der Regel extrem trockene Luft von unten in die Stratosphäre. Die Messungen zeigen aber, dass das Wasser-Isotopenverhältnis HDO/H2O großen jahreszeitlichen Schwankungen unterworfen ist. Dies deutet darauf hin, dass Eisteilchen in tropischen Gewitterwolken durch Auftrieb in große Höhen gelangen, wo sie dann wieder verdampfen und so zur Befeuchtung der Stratosphäre beitragen.

"Wasser und seine Isotope spielen in der vielfältigen chemischen Zusammensetzung der Erdatmosphäre eine Schlüsselrolle, denn Wasser ist ein wichtiges Treibhausgas und seine Konzentrationen in der oberen Troposphäre und in der unteren Stratosphäre sind von größter Relevanz für den Klimawandel", erläutert Dr. Gabriele Stiller, Arbeitsgruppenleiterin am Institut für Meteorologie und Klimaforschung (IMK) des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT).

Am IMK werden die Messungen des im Institut konzipierten MIPAS-Instruments ("Michelson-Interferometer For Passive Atmospheric Sounding"), eines der Hauptinstrumente an Bord des europäischen Umweltsatelliten Envisat, ausgewertet. Seit 2002 umkreist er die Erde in etwa 800 km Höhe und überwacht und misst mehr als 30 Spurengase gleichzeitig. Neben Ozon und Wasserdampf gehören dazu die Stickoxide und verschiedene Fluorchlorkohlenwasserstoffe. Da MIPAS die von den Molekülen emittierte Infrarotstrahlung (Wärmestrahlung) misst, kann es sowohl bei Tag als auch bei Nacht Spektren aufnehmen.

Wasserisotope
Das "schwere" Wasser HDO enthält im Vergleich zu "normalem" Wasser H2O anstatt zweier Wasserstoffatome (H) ein Wasserstoffatom und ein "schweres" Deuteriumatom (D). Im Gegensatz zum Wasserstoffatom, dessen Atomkern nur aus einem einzigen Proton besteht, enthält der Deuteriumkern außer diesem Proton auch ein Neutron. Selbst Ozeanwasser enthält normalerweise nur etwa 0,03 Prozent HDO, in der Atmosphäre ist der Anteil - durch die vielfältigen Verdunstungs- und Kondensationsprozesse - noch geringer und sehr variabel.
Bibliographische Daten:
"Tropical dehydration processes constrained by the seasonality of stratospheric deuterated water, Jörg Steinwagner, Stephan Fueglistaler, Gabriele Stiller, Thomas von Clarmann, Michael Kiefer, Peter-Paul Borsboom, Aarnout van Delden and Thomas Röckmann (2010), Nature Geoscience, 3, DOI: 10.1038/NGEO822, published online: 28 March 2010.

Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist eine Körperschaft des öffentlichen Rechts und staatliche Einrichtung des Landes Baden-Württemberg. Es nimmt sowohl die Mission einer Universität als auch die Mission eines nationalen Forschungszentrums in der Helmholtz-Gemeinschaft wahr. Das KIT verfolgt seine Aufgaben im Wissensdreieck Forschung - Lehre - Innovation.

Weiterer Kontakt:

Inge Arnold
Presse, Kommunikation und
Marketing
Tel.: +49 7247 82-2861
Fax: +49 7247 82-5080
E-Mail: inge.arnold@kit.edu

Dr. Elisabeth Zuber-Knost | idw
Weitere Informationen:
http://www.kit.edu

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht Beitrag der Küsten zum Klimawandel womöglich unterschätzt
11.11.2019 | Helmholtz-Zentrum Potsdam - Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ

nachricht Turbulenz sorgt für Eis in Wolken
08.11.2019 | Leibniz-Institut für Troposphärenforschung e. V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Magnetisches Tuning auf der Nanoskala

Magnetische Nanostrukturen maßgeschneidert herzustellen und nanomagnetische Materialeigenschaften gezielt zu beeinflussen, daran arbeiten Physiker des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) gemeinsam mit Kollegen des Leibniz-Instituts für Festkörper- und Werkstoffforschung (IFW) Dresden und der Universität Glasgow. Zum Einsatz kommt ein spezielles Mikroskop am Ionenstrahlzentrum des HZDR, dessen hauchdünner Strahl aus schnellen geladenen Atomen (Ionen) periodisch angeordnete und stabile Nanomagnete in einem Probenmaterial erzeugen kann. Es dient aber auch dazu, die magnetischen Eigenschaften von Kohlenstoff-Nanoröhrchen zu optimieren.

„Materialien im Nanometerbereich magnetisch zu tunen birgt ein großes Potenzial für die Herstellung modernster elektronischer Bauteile. Für unsere magnetischen...

Im Focus: Magnets for the second dimension

If you've ever tried to put several really strong, small cube magnets right next to each other on a magnetic board, you'll know that you just can't do it. What happens is that the magnets always arrange themselves in a column sticking out vertically from the magnetic board. Moreover, it's almost impossible to join several rows of these magnets together to form a flat surface. That's because magnets are dipolar. Equal poles repel each other, with the north pole of one magnet always attaching itself to the south pole of another and vice versa. This explains why they form a column with all the magnets aligned the same way.

Now, scientists at ETH Zurich have managed to create magnetic building blocks in the shape of cubes that - for the first time ever - can be joined together to...

Im Focus: A new quantum data classification protocol brings us nearer to a future 'quantum internet'

The algorithm represents a first step in the automated learning of quantum information networks

Quantum-based communication and computation technologies promise unprecedented applications, such as unconditionally secure communications, ultra-precise...

Im Focus: REANIMA - für ein neues Paradigma der Herzregeneration

Endogene Mechanismen der Geweberegeneration sind ein innovativer Forschungsansatz, um Herzmuskelschäden zu begegnen. Ihnen widmet sich das internationale REANIMA-Projekt, an dem zwölf europäische Forschungszentren beteiligt sind. Das am CNIC (Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares) in Madrid koordinierte Projekt startet im Januar 2020 und wird von der Europäischen Kommission mit 8 Millionen Euro über fünf Jahre gefördert.

Herz-Kreislauf-Erkrankungen verursachen weltweit die meisten Todesfälle. Herzinsuffizienz ist geradezu eine Epidemie, die neben der persönlichen Belastung mit...

Im Focus: Göttinger Chemiker weisen kleinstmögliche Eiskristalle nach

Temperaturabhängig gefriert Wasser zu Eis und umgekehrt. Dieser Vorgang, in der Wissenschaft als Phasenübergang bezeichnet, ist im Alltag gut bekannt. Um aber ein stabiles Gitter für Eiskristalle zu erreichen, ist eine Mindestanzahl an Molekülen nötig, ansonsten ist das Konstrukt instabil. Bisher konnte dieser Wert nur grob geschätzt werden. Einem deutsch-amerikanischen Forschungsteam unter Leitung des Chemikers Prof. Dr. Thomas Zeuch vom Institut für Physikalische Chemie der Universität Göttingen ist es nun gelungen, die Größe kleinstmöglicher Eiskristalle genau zu bestimmen. Die Forschungsergebnisse sind in der Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Science erschienen.

Knapp 100 Wassermoleküle sind nötig, um einen Eiskristall in seiner kleinstmöglichen Ausprägung zu formen. Nachweisen konnten die Wissenschaftler zudem, dass...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Mediation – Konflikte konstruktiv lösen

12.11.2019 | Veranstaltungen

Hochleistungsmaterialien mit neuen Eigenschaften im Fokus von Partnern aus Wissenschaft und Wirtschaft

11.11.2019 | Veranstaltungen

Weniger Lärm in Innenstädten durch neue Gebäudekonzepte

08.11.2019 | Veranstaltungen

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

Die Selbstorganisation weicher Materie im Detail verstehen

12.11.2019 | Physik Astronomie

Magnetisches Tuning auf der Nanoskala

12.11.2019 | Physik Astronomie

»KaSiLi«: Bessere Batterien für Elektroautos »Made in Germany«

12.11.2019 | Energie und Elektrotechnik

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