Zum "Forschungsthema: Atmosphäre" sind ausgewählte Beiträge von Wissenschaftlern des Alfred-Wegener Instituts (AWI), des Forschungszentrums Jülich (FZJ), des Helmholtz-Zentrums in Geesthacht (HZG) und des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) zusammengestellt. Für weitergehende Informationen, bitte den jeweiligen Verlinkungen folgen.
Atmosphäre
Die Atmosphäre oder Erdatmosphäre ist die gasförmige Hülle, die die Erde umgibt. Sie wird gemeinhin auch als Luft bezeichnet. Die Erdatmosphäre setzt sich überwiegend aus Stickstoff (N2, Anteil ca. 78 Prozent), Sauerstoff (O2, Anteil 20 Prozent) und Edelgasen wie Argon (Ar, Anteil <1 Prozent) zusammen.
Hinzu kommen Aerosole (Schwebeteilchen) sowie Spurengase. Zu letzteren zählen Wasserdampf, Kohlenstoffdioxid (CO2), Methan (CH4), Ozon (O3), Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW), Schwefeldioxid (SO2) und Stickstoffverbindungen. Die Atmosphäre lässt sich in fünf verschiedene Hauptschichten unterteilen: Troposphäre, Stratosphäre, Mesosphäre, Thermosphäre, Exosphäre. Mehr Informationen zu den einzelnen Schichten der Atmosphäre »
Auswirkungen von Luftverunreinigungen
Stickoxide und Schwefeldioxid tragen entscheidend zur Partikelbildung in der Atmosphäre bei. Zusammen mit dem Ruß sind diese Feinstpartikel gesundheitsgefährdend und beeinflussen direkt (Strahlungshaushalt, Reflexion von Sonnenlicht) sowie indirekt (Wolkenbildung) das Wetter und Klima. Wichtige Emmittenten sind die Energiewirtschaft, die Landwirtschaft, die Zementindustrie, die chemische Industrie und der Verkehr.
Beim Vekehr ist nicht nur Auto- und Flugverkehr relevant, sondern weltweit gesehen auch der Schiffsverkehr. Die großen Dieselmotoren der Fracht- und Kreuzfahrtschiffe werden überwiegend mit Schweröl betrieben. Bei der Verbrennung werden verschiedene gesundheits- oder klimaschädliche Stoffe freigesetzt. Schwefeloxide (SOx), Stickoxide (NOx), Kohlenstoffdioxid (CO2), Rußpartikel und Feinstaub (PM10) gelangen durch den Schiffsverkehr weltweit in die Atmosphäre. Mehr zu Schiffsemissionen »
In großen Ballungsgebieten wie dem Großraum Peking mischen sich Schadstoffe wie Schwefeldioxid, Kohlenmonoxid und Stickoxide aus Industrieanlagen / Fahrzeugen mit biogenen Emissionen aus der Landwirtschaft (Ammoniumnitrate) und Bäumen (Isoprene, Terpene). In der Atmosphäre treffen sie auf Hydroxyl-Radikale. Diese haben ein freies Elektron und sind deshalb besonders reaktionsfreudig. Das Hydoxyl-Radikal (OH-Radikal) entsteht unter Einwirkung von UV-Strahlung (kurzwelliges Sonnenlicht) aus Ozon und Wassermolekülen und spielt für chemische Prozesse in der Atmosphäre eine sehr wichtige Rolle. Mehr zu chemischen Reaktionen in der Atmosphäre »
Auch Saharastaub hat Einfluss auf den Strahlungshaushalt. Er dient zudem als Wolkenkondensationskeim. Dadurch kann Mineralstaub die Lebensdauer, Strahlungseigenschaften und Niederschlagsmengen von Wolken beeinflussen. Mehr zur Aerosolausbreitung (Modell) »
Wolken sind faszinierende Gebilde. Allerdings geben sie Forscherinnen und Forschern noch einige Rätsel auf. So haben Wolken zwei gegenläufige Effekte: Sie sorgen einerseits für Abkühlung, da sie nicht die gesamte Sonnenstrahlung zur Erdoberfläche durchlassen. Andererseits halten sie Wärmestrahlen zurück, die vom Boden reflektiert werden, was wiederum für Erwärmung sorgt. Mehr zu Wolken und deren Eigenschaften »
Wasser ist das wichtigste natürliche Treibhausgas. Es ist global in der Atmosphäre verteilt, wo es einen großen Teil der von der Erde emittierten langwelligen Strahlung (infrarot) absorbiert und wieder emittiert. Wasserdampf ist in wechselnd hohen Konzentrationen in der Troposphäre vorhanden, und bestimmt dort das Wettergeschehen. Im Jahre 2000 beobachteten Atmosphärenforscher in Satellitendaten einen plötzlichen und überraschenden Abfall der Wasserdampfkonzentration in der Stratosphäre (15-30 Kilometer Höhe) und eine Abkühlung der tropischen Tropopause um drei Grad. Heute wird deutlich, dass es sich damals um kein Einzelereignis gehandelt hat, sondern dass die Konzentration dieses natürlichen Treibhausgases zyklischen Schwankungen unterliegt, hauptsächlich verursacht durch die Veränderlichkeit der stratosphärischen Zirkulation. Mehr zu Wasserdampf in der Atmosphäre »
Zusammenhang zwischen Schadstoffausbreitung und Monsun
Das hochkomplizierte Monsunsystem wird durch verschiedene Faktoren beeinflusst. Den stärksten Effekt auf die Verdunstung haben die Winde und Wasseroberflächentemperaturen selbst, also zahlreiche (über)regionale Wetter- und Klimaphänomene und ihre Fernwirkungen, darunter das bekannte El Niño-Phänomen. Auch die Zunahme an Treibhausgasen und Aerosolen in der Atmosphäre kann zu Veränderungen des Monsunsystems führen. Mehr zu Monsun »
Schadstoffe aus Ländern wie Indien und China sorgen nicht nur für eine regionale Belastung der Atmosphäre. Der asiatische Monsun trägt diese Emissionen in höhere Luftschichten und nimmt damit Einfluss auf das globale Klima und die Ozonschicht. Mehr zu Luftströmungen/Monsun »
Das Monsunsystem wirkt wie ein gigantischer Fahrstuhl für Schad- und Treibhausgase in höhere Atmosphärenschichten (15 bis 20 Kilometer). Klimagase wie Wasserdampf und Schwefelverbindungen werden hier global verteilt und wirken sich besonders stark auf die Strahlungsbilanz der Atmosphäre aus. Mehr zu weltweiten Transportwegen von Schadstoffen »
