Wissenschaftler entschlüsseln Entstehung klimawirksamer Partikel und enthüllen neue globale Interaktionen

BerlinWissenschaftler am Pacific Northwest National Laboratory des Energieministeriums haben wichtige Prozesse hinter der Entstehung von Aerosolpartikeln entdeckt, die unser Klima beeinflussen. Aerosolpartikel sind winzig, oft nur im Nanobereich. Trotz ihrer geringen Größe haben sie erhebliche Auswirkungen auf das Klima und die Gesundheit. Diese Partikel beeinflussen Wetterphänomene und stehen mit über drei Millionen vorzeitigen Todesfällen pro Jahr in Verbindung. Die Entstehung dieser Partikel war für Forscher bisher schwer verständlich.

Das Team des EAGLES-Projekts, das die weltweiten Wechselwirkungen zwischen Aerosolen und Wolken untersucht, hat mehrere bedeutende Entdeckungen gemacht.

• Integrierte 11 neue Partikelbildungswege in ein globales Klimamodell.
• Identifizierte Regionen, in denen diese Wege auftreten.
• Bewertete deren potenziellen Einfluss auf das Erdklima.

Partikel können auf verschiedene Weise entstehen. Primäre Aerosole stammen direkt aus Quellen wie Staub oder Asche. Sekundäre Aerosole entstehen in der Atmosphäre aus Gasen. Das EAGLES-Team untersuchte diese sekundären Aerosole und stellte fest, dass es über Gebieten wie den Regenwäldern im zentralen Amazonasgebiet und in Südostasien hohe Konzentrationen neuer Partikel gibt. Aktuelle Klimamodelle erfassen oft nicht diese hohen Konzentrationen, entweder indem sie die Anzahl der Partikel unterschätzen oder sie in falscher Höhe anordnen.

Das Team integrierte neue Prozesse in das Erdsystemmodell E3SM des DOE und konnte damit die in realen Daten beobachteten Spitzen von Partikeln nachvollziehen. Die Ergebnisse zeigen, dass viele neue Partikel in der oberen Troposphäre entstehen. Diese Aktualisierung verbessert unser Verständnis der globalen Partikelkonzentrationen erheblich und zeigt, dass diese fast dreimal so hoch sind wie bisher geschätzt.

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Aerosole spielen eine wichtige Rolle bei der Wolkenbildung, da Wasserdampf an diesen Partikeln kondensiert. Eigenschaften der Partikel wie Zusammensetzung und Größe bestimmen, ob Wolken Regen bringen oder Sonnenlicht ins All reflektieren. Dies beeinflusst das Klima der Erde erheblich. Forscher haben herausgefunden, dass lokal erzeugte Partikel bis zu 80% des Materials, das Wolken über tropischen und gemäßigten Ozeanen bildet, und bis zu 65% über Europa und dem östlichen Teil der USA ausmachen.

Das Verständnis, wie Aerosole das Klima beeinflussen, ist entscheidend für die Vorhersage von Klimaveränderungen bei reduzierten Emissionen im Kampf gegen die globale Erwärmung. Der leitende Forscher Po-Lun Ma betonte die Notwendigkeit präziser Erdsystemmodelle. Diese Modelle prüfen verschiedene Emissionsszenarien und prognostizieren klimatische Veränderungen. Verbesserte Modelle führen zu zuverlässigeren Vorhersagen.

Hailong Wang betont die Notwendigkeit weiterer Studien, um die Auswirkungen von Aerosolpartikeln auf das Klima vollständig zu verstehen. Diese Forschung ist bedeutsam, weil sie unser Verständnis der Klimawissenschaft verbessert und Unsicherheiten verringert.

Diese Studie wurde vom Programm für Biologische und Umweltforschung des DOE finanziert und nutzte Werkzeuge des National Energy Research Scientific Computing Center. An dem Projekt waren mehrere Institutionen beteiligt, darunter die Tsinghua-Universität, das National Center for Atmospheric Research, die Carnegie-Mellon-Universität, das Caltech, die Ocean University of China, die Universität Nanjing, die Universität Xiamen und die Fudan-Universität.