Neue Erkenntnisse zur Aerosolbildung in der Atmosphäre

01.02.2019 - Deutschland

Wissenschaftler des Forschungszentrums Jülich, der Universitäten von Manchester und Göteborg sowie weitere internationale Forscher haben eine wichtige Entdeckung im genauen Verständnis der Aerosolbildung und damit auch der Feinstaubbelastung in der Atmosphäre gemacht. Die Klimaforscher verfolgten dazu einen neuen Ansatz: Sie berücksichtigten erstmals, dass in der Atmosphäre biogene und anthropogene Spurengase und Dämpfe in unterschiedlichen Mischungen zu finden sind. In ihrer Studie legten sie offen, warum die Aerosolbildung in atmosphärischen Mischungen deutlich geringer sein kann, als von bisherigen Laborstudien zu erwarten. Die neuen Erkenntnisse tragen dazu bei, Klimamodelle präziser und damit verlässlicher zu machen – wichtige Voraussetzung für einen verstärkten Klimaschutz und eine verbesserte Luftqualität.

Der Einfluss von Aerosolpartikeln auf das Klima ist der größte Unsicherheitsfaktor im anthropogenen Klimawandel. Zudem sind Aerosolpartikel in Form von Feinstaub dafür bekannt, die menschliche Gesundheit erheblich zu schädigen: Sie sind jedes Jahr weltweit die Ursache für Millionen vorzeitiger Todesfälle. "Unsere Studie ist die erste, bei der es um den Einfluss komplexer Mischungen von Spurengasen in der Atmosphäre auf die Belastung mit Partikeln geht", erläutert Prof. Thomas Mentel vom Jülicher Institut für Troposphärenforschung.

Sekundäre organische Aerosole entstehen effizient, wenn große biogene Moleküle, sogenannte Terpene, in der Luft mit den OH-Radikalen reagieren, dem sogenannten "Waschmittel der Atmosphäre". Die neue Studie weist jetzt nach, dass die Präsenz von kleinen Molekülen wie biogenem Isopren, Methan oder anthropogenem Kohlenmonoxid im Gemisch mit Terpenen zu einer deutlichen Verringerung der Menge an Aerosolpartikeln in den Spurengas-Mischungen führt: "Wir fanden heraus, dass Isopren und Terpene sich nicht nur gegenseitig die OH-Radikale streitig machen. Auch die Zwischenprodukte der OH-Reaktionen reagieren miteinander und behindern so die Produktion von Aerosol-Partikeln", so Mentel. Das Göteborger Forscherteam integrierte die beobachteten Effekte in ein globales Luftqualitätsmodell. Mentel: "Dadurch konnten wir nachweisen, dass die Ergebnisse aus den Grundlagenexperimenten sich auf die echten Atmosphärenbedingungen übertragen lassen. Die Erkenntnisse führen zu einem besseren Verständnis, welchen Einfluss Aerosole auf Klima und Luftqualität haben."

Vor dem Hintergrund der neuen Erkenntnisse fordert der Jülicher Wissenschaftler ein Umdenken und eine andere konzeptionelle Herangehensweise an die Problematik der Aerosolpartikel: "Beim berechtigten Wunsch, Prozesse zu isolieren, um sie genauer untersuchen zu können, wird oft vernachlässigt, dass Gemischtheit der eigentliche Zustand der Atmosphäre ist. Unsere Forschungsergebnisse zeigen, dass wir für die Quantifizierung der Partikelbelastung in Laborstudien wissen müssen, welchen Mix von natürlichen und anthropogenen Spurenstoffen in unserer Atmosphäre wir ansprechen."