09.12.2024
Tropische Gewitter, Pflanzen und chemische Prozesse in der Atmosphäre haben einen entscheidenden Einfluss auf die Wolkenbildung und das Klima. Zu diesem Ergebnis kam ein internationales Forschungskonsortium in zwei Studien, von denen eine unter Beteiligung des Forschungszentrums Jülich entstanden ist und jetzt in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht wurde.
Der Regenwald im Amazonas entlässt natürlicherweise große Mengen von gasförmigem Isopren in die Atmosphäre. Isopren ist eine organische Verbindung, die tagsüber von vielen Pflanzen produziert und über die Blätter freigesetzt wird. Bislang galt, dass dieses Molekül nicht weit in der Atmosphäre verbreitet wird, da es unter Lichteinwirkung durch photochemische Prozesse schnell abgebaut wird. Bei einer Messkampagne mit dem Forschungsflugzeug HALO, an der das Forschungszentrum Jülich beteiligt war, wurden neue Erkenntnisse zum Isoprenmolekül gewonnen: Demnach transportieren nächtliche Gewitter das Isopren in bis zu 15 Kilometer Höhe. Dort reagiert es nach Sonnenaufgang photochemisch bei sehr niedrigen Temperaturen zu Verbindungen, die in der Lage sind, neue Aerosolpartikel in großer Zahl zu bilden. Diese Partikel wachsen weiter an und bilden schließlich Kondensationskeime an denen Wasserdampf kondensieren kann, was die Wolkenbildung beeinflusst. Der Mechanismus dürfte auch Auswirkungen auf das globale Klima haben, da die Partikel über weite Entfernungen transportiert werden können.
Diese Erkenntnisse betonen einmal mehr die zentrale Rolle des Amazonas-Regenwaldes für die globale Klimadynamik. Als „Wolkenmaschine“ trägt er durch natürliche Prozesse zur Wolkenbildung und damit zur Regulation des Klimas bei. Die Ergebnisse zeigen, wie wichtig es ist, Ökosysteme wie den Amazonas zu schützen und ihre komplexen Wechselwirkungen mit der Atmosphäre weiter zu erforschen.
Im Rahmen der internationalen Messkampagne CAFE-Brazil, bei der die chemischen Prozesse in der Atmosphäre über dem Amazonas-Regenwald untersucht wurden, kam auf HALO ein Instrument vom Institut für Troposphäre am Forschungszentrum Jülich zum Einsatz. Mit speziellen Sensoren an der Ober- und der Unterseite des Flugzeuges wurde Sonnenlicht spektral und zeitlich hochaufgelöst registriert. Aus den gemessenen Größen wurden die Geschwindigkeiten berechnet, mit denen atmosphärische Spurenstoffe durch Sonnenlicht aufgespalten werden. Die Kenntnis der Geschwindigkeit dieser Prozesse ist wichtig für ein besseres und umfassendes Verständnis der photochemischen Vorgänge. Dabei entstehen unter anderem gasförmige Nebenprodukte wie Ozon sowie schwerflüchtige Substanzen, die neue Partikel bilden oder vorhandene Partikel wachsen lassen. Diese Prozesse beeinflussen die chemische Zusammensetzung der Atmosphäre, die Wolkenbildung und somit auch die Dynamik des Klimas.
Diese Arbeit verdeutlicht, wie natürliche Prozesse in der Atmosphäre durch den Einsatz moderner Technologien und wissenschaftlicher Expertise entschlüsselt werden können.
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Die Goethe-Universität Frankfurt, das Max-Planck-Institut für Chemie, die Universität Helsinki und das Leibniz-Institut für Troposphärenforschung waren in beiden Studien federführend. Weitere Informationen finden Sie in der Pressemitteilung der Goethe-Universität Frankfurt.
Nature-Publikationen
Joachim Curtius et al.: Isoprene nitrates drive new particle formation in Amazon’s upper troposphere. Nature (2024), DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-024-08192-4
Jiali Shen et al.: New particle formation from isoprene in the upper troposphere. Nature (2024), DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-024-08196-0
Senior Scientist Head of group "Solar Radiation"
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