Gesundheit : Kühlende Nebel

Aus Wäldern steigen feinste Schwebteilchen in die Luft, die das Klima stark beeinflussen

Roland Knauer

Kein Schornstein ist zu sehen, keine Abgase scheinen den Himmel über den Wäldern im hohen Norden Skandinaviens zu trüben. Und doch schweben dort oben in jedem Liter Luft ein bis zwei Millionen winziger Teilchen, wie schwedische und finnische Forscher kürzlich im Fachmagazin „Science“ (Band 312, Seite 261) meldeten. Obwohl diese Aerosole keine direkte Wirkung auf das Klima haben, beeinflussen sie es doch indirekt sehr stark.

Solche nebelartigen Mischungen aus Flüssigkeiten und Gasen kannten Wissenschaftler bisher vor allem aus technischen Quellen. Bei Kaminfeuer oder aus Kraftwerken entsteht Rauch. Dieser besteht nicht nur aus Ruß, sondern auch aus chemischen Verbindungen wie Nitraten oder Sulfaten. Da Ruß, Nitrat oder Sulfat als unsichtbare Teilchen in der Luft schweben, zählen sie ebenfalls zu den Aerosolen. In einem Liter Atmosphäre über Industriestädten mit vielen Kraftwerken und Autos ohne Filter und Katalysatoren befinden sich daher im Extremfall bis zu eine Milliarde Aerosole.

Obwohl sie vergleichsweise weniger Teilchen liefern, fallen natürliche Quellen dennoch ins Gewicht. Denn es gibt mehr Wald- als Industrieflächen. So dürften über den nördlichen Wäldern die natürlichen Aerosole eine wichtigere Rolle spielen als die Schwebeteilchen und Minitröpfchen, die der Wind von Städten und Autobahnen dorthin trägt.

Forscher haben inzwischen auch den Ursprung der natürlichen Aerosole ausfindig gemacht. Ausgangspunkt sind Terpene, die von den Bäumen produziert werden. Terpene bilden nicht nur direkt Aerosole, sondern verbinden sich in der Luft auch rasch mit Sauerstoff. Dabei entstehen diverse Verbindungen, die als sekundäre Aerosole bezeichnet werden.

Die Konzentration von ein bis zwei Millionen Aerosolen pro Liter Luft über den Wäldern des Nordens gilt als relativ hoher Wert. Über dem Amazonas-Regenwald werden dagegen nur eine halbe Million Aerosole in jedem Liter Luft gezählt.

An solchen Aerosolen kondensiert die Feuchtigkeit der Luft zu winzigen Wassertröpfchen, die zunächst Wolken bilden. Mit der Zeit verschmelzen kleinere Tröpfchen miteinander, bis sie zu schwer werden, um in der Luft zu schweben. Dann fallen sie als Regentropfen aus wenigen Kilometern Höhe auf die Erde.

Lodern im Amazonasgebiet aber Waldbrände, zählen Meinrat Andreae und Göran Frank vom Max-Planck-Institut für Chemie in Mainz statt der üblichen halben Million plötzlich zwei bis acht Millionen Aerosole in jedem Liter Luft. Dann trägt der Rauch jede Menge Feststoffe in die Höhe. Das bedeutet aber keineswegs mehr Regen. Denn die Luftfeuchtigkeit ändert sich ja nicht wesentlich.

Verteilt sich die gleiche Feuchtigkeit auf mehr Aerosole, bleiben die entstehenden Tropfen zwangsläufig kleiner. Bis diese zu ausreichend großen Regentropfen verschmelzen, dauert es entweder länger – oder der Regen fällt ganz aus. Ohne Regen aber halten sich die Wolken länger in der Luft. Diese wiederum werfen die Sonnenstrahlen direkt in den Weltraum zurück, im Schatten einer Wolke bleibt es kühler.

Aerosole können also die Temperaturen am Boden senken. Und zwar erheblich: Als am 27. August 1883 der Vulkan Krakatau in Indonesien ausbrach, schleuderte er gewaltige Mengen Aerosole bis in achtzig Kilometer Höhe. Drei Monate später hatten diese Aerosole auch die hohen Breiten der Erde erreicht. Dort sorgten sie nicht nur für farbenprächtige Sonnenuntergänge, sondern kühlten auch die Temperaturen auf der Erde im Jahr 1884 um 1,2 Grad Celsius ab. Erst fünf Jahre nach der Eruption zeigten die Thermometer weltweit wieder auf Normalwerte an.

Noch verheerender war ein Vulkanausbruch auf der indonesischen Insel Sumbawa östlich von Java. Gewaltige Eruptionen schleuderten zwischen dem 10. und 15. April 1815 gigantische Mengen an Aerosolen viele Kilometer hoch in die Stratosphäre, die das Klima schlagartig um zwei bis drei Grad abkühlten.

In den Neuenglandstaaten der USA gab es daraufhin im Sommer 1816 Nachtfröste, meterhohen Neuschnee und zugefrorene Seen. Auch Europa blieb nicht verschont. Genf verzeichnete fünf Grad niedrigere Temperaturen als üblich, Frost im Hochsommer vernichtete die Ernten großenteils. Am 31. Juli 1816 schneite es auf der schwäbischen Alb.

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