© 2012 Max-Planck-Institut für Chemie
Forschung Aerosol- und Wolkenchemie
Wolken- und Aerosolpartikel spielen eine wichtige Rolle in der Atmosphäre. Sie beeinflussen die Strahlungsbilanz der Erde und stellen Oberflächen für heterogene Reaktionen dar. Anthropogen erzeugte Aerosolpartikel verändern das Klima auf zweierlei Weise, durch den "direkten" und den "indirekten" Effekt. Der neueste Bericht des IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) zeigt den Strahlungsantrieb der zur Klimaänderung beitragenden Einzelkomponenten für das Jahr 2000 relativ zum Jahr 1750 (siehe Abbildung). Unter dem direkten Effekt versteht man die Streuung und Absorption der einfallenden Sonnenstrahlung durch die Aerosolpartikel. Wie aus der Abbildung hervorgeht, führt dieser Effekt in erster Linie zu einer Abkühlung der Atmosphäre. Dieser Effekt ist jedoch aufgrund der kurzen Lebensdauer von Aerosolpartikeln und ihrer lokalen Verbreitung regional sehr unterschiedlich und ist daher weit davon entfernt, den Treibhauseffekt zu "kompensieren". Der Rußanteil aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe führt hingegen durch seine hohe Absorption zu einer Erwärmung der Atmosphäre.
Der indirekte Effekt beschreibt die zusätzliche Bildung von Wolken-kondensationskeimen und die Bildung zusätzlicher Wolkentröpfchen. Bleibt der Wasserdampfgehalt der Atmosphäre konstant, müssen die entstehenden Wolkentröpfchen kleiner sein als vorher, was zu einer Änderung ihrer Strahlungs-eigenschaften führt. Cirruswolken (Eiswolken in der oberen Troposphäre), die wahrscheinlich einen positiven Strahlungsantrieb (= Erwärmung) auf die Atmosphäre haben, könnten durch den ansteigenden Luftverkehr in ihrer Häufigkeit zunehmen.
Wie das IPCC feststellt, ist der Grad des wissenschaftlichen Verständnisses "gering" bzw. "sehr gering" für alle aerosolabhängigen Klimaprozesse, im Gegensatz zum Einfluss der langlebigen Treibhausgase wie CO2, CH4, N2O usw., der mittlerweile gut verstanden ist. Die chemische Zusammensetzung von Aerosol- und Wolkentröpfchen und die Bildung von Wolkenkondensationskeimen aus Aerosolpartikeln sind daher die Fragen, mit der sich die AG "Aerosol- und Wolkenchemie" beschäftigt.
Ein weiterer Schwerpunkt der Arbeit ist die Untersuchung von verkehrsbedingten Partikelemissionen (insbesondere Dieselabgaspartikel). Mehrere Studien haben inzwischen den Zusammenhang zwischen Sterblichkeitsziffer und Partikelmassenkonzentration (PM10 oder PM2.5) bestätigt. Insbesondere ultrafeine Partikel (d < 100 nm), die nicht wasserlöslich sind, stehen im Verdacht, besonders gesundheitsschädlich zu sein.
Die Untersuchungen der AG "Aerosol- und Wolkenchemie" werden mittels online-Aerosolmassenspektrometrie sowie diversen anderen Aerosolmessmethoden (optische Partikelzähler, Kondensationkernzähler, Absorptionsphotometer u.a.) durchgeführt. Die Arbeiten umfassen sowohl Laborexperimente wie Feldmessungen, bodengestützt und flugzeuggetragen.
Weiterführende Informationen über die Messgeräte:
