Forschungsreise zu Luftqualität und Klimawandel rund um die Arabische Halbinsel erfolgreich beendet

Internationales Team untersuchte erstmals Wechselwirkungen zwischen gasförmigen und partikulären Schadstoffen mit atmosphärischen Staub- und Meersalz-Aerosolpartikeln

Mainz, 5.9.2017

Nach gut zwei Monaten und knapp 20.000 Kilometern auf See ging Ende August eine spannende Expedition zu Fragen der Luftqualität und des Klimawandels zu Ende. Am 3. September legte das Forschungsschiff „Kommandor Iona“ im Hafen von Seyne sur Mer in Südfrankreich an und entließ die Teilnehmer der wissenschaftlichen Reise AQABA („Air quality and climate change in the Arabian Basin“) an Land. Ein internationales Forscherteam, das vom Max-Planck-Institut für Chemie (MPI für Chemie) in Mainz geleitet wurde, hatte rund 60 Tage lang erstmalig Daten über die chemische Zusammensetzung der Atmosphäre auf der Seestrecke zwischen Europa und Kuwait gesammelt.

Das internationale Forscherteam vor der "Kommandor Iona". Foto: Steffen Dörner, MPIC
Das internationale Forscherteam vor der "Kommandor Iona". Foto: Steffen Dörner, MPIC

Ziel des Forschungsprojektes war es, den Einfluss von Luftverschmutzung auf die öffentliche Gesundheit, das Klima und die Umwelt zu untersuchen. An dem gemeinschaftlichen Projekt waren neben dem MPI für Chemie auch Wissenschaftler des Kuwait Institute for Scientific Research aus Kuwait, des Cyprus Institute auf Zypern sowie aus Saudi-Arabien, Frankreich und den USA beteiligt.

Die AQABA-Mission führte die Wissenschaftler von Europa rund um die Arabische Halbinsel bis nach Kuwait und traf dabei auf ein einzigartiges Spektrum unterschiedlichster Umweltbedingungen. Die intensive Sonnenstrahlung führte zu hochintensiver Fotochemie, sodass die abwechslungsreichen Konditionen eine Art „natürliches Labor“ darstellten. So durchfuhren sie im Arabischen Meer saubere, unberührte Luft, wohingegen im Roten Meer verschmutzte, staubige Luft aus Afrika die Forscher empfing. Im Nahen Osten trübten Abwinde aus den städtischen Gebieten sowie Schiffsabgase die Luft. Im Persischen Golf hingegen überwogen die Verschmutzungen durch die Emissionen der Petrochemie.  

Die Dunstglocke über Kuwait ist vom Schiff aus gut sichtbar. Foto: MPIC
Die Dunstglocke über Kuwait ist vom Schiff aus gut sichtbar. Foto: MPIC

Erste Messergebnisse der AQABA-Mission zeigen bereits, welche wichtige Rolle die Luftverschmutzung spielt: „Luftschadstoffe verändern die Chemie von natürlichem Staub in der Atmosphäre. Dies wiederum wirkt sich auf den Wasserkreislauf aus, da die Staubpartikel als Kondensationskeime von Wolkentröpfchen fungieren, die den Niederschlag und das Klima verändern können“, erklärt Prof. Jos Lelieveld, Leiter der Expedition. Außerdem können Flora und Fauna gestört werden, weil die Luftverschmutzung die mineralogische Zusammensetzung der Staubpartikel ändert, ergänzt der Direktor am MPI für Chemie und Professor am Cyprus Institute. Die Partikel werden mit reaktivem Stickstoff, Schwefel, Eisen, Phosphor und toxischen Substanzen angereichert, die sich im Ökosystem an Land und im Meer ablagern. Die AQABA-Messungen liefern zudem kritische Kontrollen für Computermodelle und Daten zur Berechnung von atmosphärischen Prozessen im Nahen Osten und bestimmen die Auswirkungen auf die öffentliche Gesundheit, Nährstoffkreisläufe und den Klimawandel.

Messungen vom Mittelmeer bis Kuwait

Die Seereise führte die Forscher von Juni bis August 2017 von Südfrankreich über das Mittelmeer durch den Suezkanal nach Kuwait und zurück. Insgesamt legte das Team an Bord des Forschungsschiffs „Kommandor Iona“, das der Reederei Hays Ships in Großbritannien angehört, rund 20.000 Kilometer zurück.

Die Route der AQABA-Mission. Die meteorologischen Bedingungen während des Sommers sind durch ein “thermales Tief” über der Arabische Halbinsel gekennzeichnet und bringen eine breite Palette von unterschiedlichen Verschmutzungsbedingungen entlang der Strecke mit sich. Die vorherrschenden Windrichtungen sind durch Pfeile gekennzeichnet. Bildquellen: Google Earth mit Bearbeitung MPIC
Die Route der AQABA-Mission. Die meteorologischen Bedingungen während des Sommers sind durch ein “thermales Tief” über der Arabische Halbinsel gekennzeichnet und bringen eine breite Palette von unterschiedlichen Verschmutzungsbedingungen entlang der Strecke mit sich. Die vorherrschenden Windrichtungen sind durch Pfeile gekennzeichnet. Bildquellen: Google Earth mit Bearbeitung MPIC

Die Messinstrumente waren dabei in fünf klimatisierten Laborcontainern auf dem Vordeck des Forschungsschiffs untergebracht. Sie detektierten Aerosolpartikel und Gase in direkter Nähe zu den am Bug liegenden Lufteinlässen. Erstmals wurden auch unbemannte Luftfahrzeuge (Drohnen), die vom Schiff aus gestartet wurden, eingesetzt. Diese untersuchten die vertikale Struktur der unteren Troposphäre in bis zu zwei Kilometern Höhe.

Die AQABA-Instrumentierung stellte die bisher umfassendste Analytik für atmosphärische Chemie und Aerosol-Untersuchungen an Bord eines Schiffes dar und lieferte einzigartige Datensätze. Diese fließen in Studien über die Wechselwirkungen von Gasen und Aerosolen ein. Die Daten werden aber auch Untersuchungen verbessern, die sich mit der atmosphärischen Chemie von Staub und Meersalz und anderen natürlichen Emissionen aus Meer und Land und deren Interaktion mit Luftverschmutzung aus einer Vielzahl von Quellen beschäftigen.

Kooperationspartner AQABA:
Zu den Kooperationsinstitutionen gehören das Max-Planck-Institut für Chemie (Deutschland), das Kuwait-Institut für wissenschaftliche Forschung (Kuwait Institute for Scientific Research, KSIR), die Universität Kairo (Ägypten), die Zayed Universität (Vereinigte Arabische Emirate), die König Abdullah Universität für Wissenschaft und Technologie (King Abdullah University of Science and Technology, KSA), die Universität von Kalifornien, San Diego (USA), das Nationales Zentrum für wissenschaftliche Forschung (Laboratory for Climate and Environmental Science, Frankreich) und das Cyprus Institute (Zypern).  

Hintergrundinfos zur Kampagne:
Der Nahe Osten ist eine bevölkerungsreiche Region mit warmem und trockenem Klima. Hitzeextreme, fehlender Niederschlag und fotochemische Luftverschmutzung können die öffentliche Gesundheit gefährden. Zudem hat man beobachtet, dass die atmosphärische Staubkonzentration in den letzten 15 Jahren stark zugenommen hat. Die Umweltforschung in der Region ist auf aktuelle Messdaten angewiesen, insbesondere solchen zur atmosphärischen Zusammensetzung der Luft.