Klimawandel: So wirkt sich Ultrafeinstaub auf Wetterextreme aus

Aufgrund des Klimawandels treten auf der ganzen Welt immer mehr Wetterextreme auf. Dies betrifft bisher vor allem Niederschläge, aber auch andere Wetterextreme nehmen immer mehr zu. Dieser Effekt wird nun paradoxerweise durch die bessere Abgasreinigung bei Kraftwerken und Schiffen unterstützt, wie Forscher herausfanden. Denn diese hält zwar gröbere Partikel zurück, führt aber auch zur Entstehung von mehr Ultrafeinstaub, der das Auftreten von Starkregen erhöht sowie sich verstärkend auf den Treibhauseffekt auswirkt.

Beeinflusst Ultrafeinstaub Wetterextreme?

Der globale Klimawandel führte in den letzten Jahren merkbar zu einem häufigeren Auftreten extremer Niederschlagsereignisse. Dies gilt in beide Richtungen: Zunehmen kommt es im Wechsel zu abnormalen Trockenperioden und Starkregenereignissen. Ein Großteil dieses Effekts kann auf die zunehmende Erwärmung der Atmosphäre zurückgeführt werden. Wärmere Luft kann mehr Wasserdampf aufnehmen – beim Abregnen fällt dann entsprechend mehr Niederschlag.

Durch die globale Erwärmung lässt sich indes nicht hinreichend erklären, wieso diese extremen Niederschlagsereignisse in verschiedenen Regionen des Planeten so unterschiedlich verteilt auftreten. „Es ist daher schwer, die extrem variablen und ungleichmäßigen Veränderungen in der Verteilung und Häufigkeit der Niederschläge allein mit dem CO2 und der vermehrten Wasserdampfaufnahme zu erklären“, so Wolfgang Junkermann vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und Jorg Hacker von der Flinders University in Australien.

Die beiden Wissenschaftler haben sich daher zur Aufgabe gemacht, eine bessere Erklärung für das Phänomen zu finden. Dabei fanden sie schnell einen Verdächtigen: sogenannten Ultrafeinstaub. Dabei handelt es sich um Partikel von einer Größe bis zu 100 Nanometer, die unter anderem von modernen Abgasreinigungsanlagen freigesetzt werden, wie sie etwa in Kraftwerken oder auf Schiffen zum Einsatz kommen. In diesen Anlagen wird Stickstoff mit Ammoniak gebunden, wobei besonders viele ultrafeine Partikel freigesetzt werden, während größere Partikel und damit der „normale“ Feinstaub in den Filtern verbleiben. Ein weiterer Faktor, der zur Bildung von Ultrafeinstaub beiträgt, sind flüchtige organische Verbindungen aus Autoabgasen.

Hohe Belastungen festgestellt

Bereits in früheren Studien konnte vereinzelt festgestellt werden, dass die Belastung mit Ultrafeinstaub in Regionen, die besonders häufig von extremen Niederschlagsereignissen bertroffen sind, deutlich angestiegen ist. Die beiden Forscher wollten nun feststellen, ob dieser Zusammenhang weltweit gilt und welcher Mechanismus kausal für ihn verantwortlich ist. Für ihre Untersuchungihre Untersuchung werteten sie die Daten von Flugzeug-Aerosolmessungen in Europa, Australien, Mexiko, der Mongolei und Kenia aus. Es handelt sich um die bislang umfassendste Kartierung von Ultrafeinstaub.

„In allen Untersuchungsgebieten, selbst auf dem Land oder in unberührter Natur wie dem Outback oder der inneren Mongolei, haben wir überraschend hohe, aber lokalisierte Konzentrationen von nanometerkleinen Partikeln gefunden“, fassen die beiden Wissenschaftler ihre Ergebnisse zusammen. Allein fossile Kraftwerke verursachen weltweit eine Belastung in Höhe von 1,3 x 10^30 Partikeln pro Jahr. Nach Angaben der Forscher handelt es sich dabei um das Doppelte der gesamten bisher geschätzten von Menschen verursachten Partikelemissionen.

Sind Abgasreinigungsanlagen verantwortlich?

Doch damit nicht genug. Die Ultrafeinstaub-Karte der Forscher zeigt außerdem, dass regional besonders hohe Belastung sehr oft auf eine nahegelegene Abgasquelle mit modernen Abgasreinigungsanlagen zurückzuführen sind. „Die extremen Konzentrationen konnten wir auf Kraftwerke, Raffinerien oder den Schifffahrtsverkehr zurückführen, besonders oft auf Großfeuerungsanlagen mit neuester Abgas-Technologie“, so Junkermann.

Beim Abgleich der Ultrafeinstaubwerte in einem Modell mit Klimadaten der verschiedenen Regionen stellten die Forscher fest, dass ein deutlicher Zusammenhang zu sehen ist. Besonders im Mittelmeerraum, in Australien und der Mongolei korrelierten die Belastungen mit lokal veränderten Niederschlagsmustern. Statt anhaltenden, gleichmäßigen Niederschlägen häufen sich in diesen Regionen inzwischen überdurchschnittlich viele Trockenheiten und Starkregenereignisse.

Ultrafeinstaub: Niederschläge und der Treibhauseffekt

Die Forscher vermuten, dass die Tatsache, dass die Ultrafeinstaub-Partikel die Bildung von Wolken aus besonders kleinen Tröpfchen begünstigen, für diese Korrelation verantwortlich ist. „Dadurch verweilt Wasser viel länger in der Atmosphäre, der Regen wird zunächst unterdrückt und es entsteht ein zusätzliches Energiereservoir in der mittleren Troposphäre, das extreme Niederschläge begünstigt“, erklärt Junkermann.

Hinzu kommt, dass der Ultrafeinstaub sich auch auf den Treibhauseffekt auswirkt, indem die Strahlungsbilanz im Infrarotbereich beeinflusst wird. Die Wolken, deren Bildung durch die winzigen Partikel begünstigt wird, reflektieren mehr Wärmestrahlung zurück zur Erdoberfläche. Dieser Effekt, so die Forscher, könnte erklären, warum die Erderwärmung im letzten Jahrzehnt derart rasant zugenommen hat.

via Karlsruher Institut für Technologie