Rauch aus Waldbr\u00e4nden k\u00f6nnte den Ozonabbau in den oberen Schichten der Atmosph\u00e4re verst\u00e4rken und so das Ozonloch \u00fcber der Arktis zus\u00e4tzlich vergr\u00f6\u00dfern. <\/p>\n\n\n\n
Das geht aus Daten der internationalen MOSAiC-Expedition<\/a> hervor, die 2019\/20 die Region um dem Nordpol untersucht hatte \u2013 und die in einer Medienmitteilung vom 21.01.2022 ver\u00f6ffentlicht wurden. Ein Zusammenhang zwischen ungew\u00f6hnlich hohen Temperaturen, starken D\u00fcrren und zunehmenden Waldbr\u00e4nden mit viel Rauch in der unteren Stratosph\u00e4re und starkem Ozonabbau \u00fcber den Polarregionen sei wahrscheinlich. Sollte sich diese Annahme best\u00e4tigen, dann werde die Debatte zu den Folgen des Klimawandels um einen neuen Aspekt erweitert, schreibt ein internationales Forschungsteam unter Leitung des Leibniz-Instituts f\u00fcr Troposph\u00e4renforschung (TROPOS)<\/a> in\u00a0 Atmospheric Chemistry and Physics<\/em> (ACP)<\/a>.<\/p>\n\n\n\n Als Ursache f\u00fcr die j\u00fcngsten Rekordtiefstwerte an Ozon \u00fcber der Arktis galten bisher Ver\u00e4nderungen in den vorherrschenden Windsystemen, die zu niedrigeren Temperaturen im Polarwirbel f\u00fchren, einem Tiefdruckgebiet in der arktischen Stratosph\u00e4re in 15 bis 50 Kilometern H\u00f6he. Mit dem Rauch aus Waldbr\u00e4nden in den borealen Nadelw\u00e4ldern kommt durch die neue Hypothese jetzt noch ein weiterer Faktor des Klimawandels hinzu, der \u00fcber komplexe R\u00fcckkopplungsmechanismen auch Gesundheitsauswirkungen in den angrenzenden Regionen Europas, Nordamerikas und Asiens haben k\u00f6nnte.<\/p>\n\n\n\n Basis f\u00fcr die neue Hypothese sind umfangreiche Auswertungen von Messungen zu Aerosolen an verschiedenen Orten: Eine zentrale Rolle spielten die Messungen w\u00e4hrend der internationalen MOSAiC-Expedition, als der deutsche Eisbrecher Polarstern von Herbst 2019 an ein Jahr lang durch das Eis des Arktischen Ozeans am Nordpol driftete. Teil der gr\u00f6\u00dften Polarexpedition der Geschichte mit \u00fcber 80 Forschungsinstituten aus \u00fcber 20 Nationen unter Leitung des Alfred-Wegener-Instituts, dem Helmholtz-Zentrum f\u00fcr Polar- und Meeresforschung, (AWI) waren auch umfangreiche Untersuchungen der Atmosph\u00e4re. Dabei entstand erstmals ein zusammenh\u00e4ngender, vertikal aufgel\u00f6ster Blick auf die Aerosole und Wolken in der zentralen Arktis w\u00e4hrend des Winterhalbjahres bis in 30 km H\u00f6he. Daf\u00fcr hatte ein Mehrwellenl\u00e4ngen-Lidar des TROPOS die Luftschichten von Bord des Forschungseisbrechers aus ausgemessen. In 369 Tagen gingen dabei 640 Millionen Laserpulse in den Himmel und es kamen 112 Gigabyte Daten zusammen. Die Daten aus der zentralen Arktis um den Nordpol wurden erg\u00e4nzt durch Lidar-Daten vom Koldewey Aerosol Raman Lidar (KARL) des AWI in Ny-\u00c5lesund auf Spitzbergen sowie des Erdbeobachtungssatelliten CALIPSO von NASA und CNES.<\/p>\n\n\n\n Die Atmosph\u00e4re \u00fcber dem Nordpol galt lange als sehr sauber, weil die Region n\u00f6rdlich des Polarkreises nur d\u00fcnn besiedelt ist. Die \u00dcberwinterung des Forschungseisbrechers Polarstern 2019\/20 erm\u00f6glichte erstmals Einblick in eine Welt, die der Forschung bisher unzug\u00e4nglich war und auch die Atmosph\u00e4renforschung \u00fcberraschte: \u201eVom ersten Tag der MOSAiC-Messungen Ende September 2019 an beobachteten wir eine auff\u00e4llige Aerosolschicht mit einem breiten Maximum in etwa 10 km H\u00f6he, direkt \u00fcber der lokalen Tropopause. Nach unseren Raman-Lidar-Beobachtungen wies die Schicht klare Signaturen von Waldbrandrauch bis in etwa 12-13 km H\u00f6he auf. Ein Vergleich mit kontinuierlichen Lidar-Messungen in Leipzig und Ny-\u00c5lesund zeigte, dass bereits seit August 2019 viele Partikel in dieser H\u00f6he schwebten, die nicht allein durch den Ausbruch des Vulkans Raikoke im Pazifik im Sommer 2019 zu erkl\u00e4ren waren\u201c, berichtet Dr. Ronny Engelmann, der als erster von f\u00fcnf TROPOS-Forschenden die Lidarmessungen auf der Polarstern betreut hat. <\/p>\n\n\n\n Rauchpartikel reflektieren das Laserlicht des Lidars anders als Partikel aus Vulkanausbr\u00fcchen. Analysen der Luftstr\u00f6mung mittels sogenannter R\u00fcckw\u00e4rtstrajektorien deuteten auf die au\u00dfergew\u00f6hnlich starken und lang anhaltenden Waldbr\u00e4nde in Mittel- und Ostsibirien im Juli und August 2019. Zu dieser Zeit brannten gro\u00dfe W\u00e4lder am Baikalsee in einem Gebiet von etwa 1000 km \u00d7 2000 km. Auswertungen von Satellitenaufnahmen zeigten sp\u00e4ter, dass die Feuersaison 2019 in Sibirien zu den st\u00e4rksten der letzten zwei Jahrzehnte geh\u00f6rte.<\/p>\n\n\n\n Die Waldbr\u00e4nde im Sommer in Sibirien sorgten also daf\u00fcr, dass die Aerosolkonzentration in der unteren Stratosph\u00e4re der zentralen Arktis im Winterhalbjahr um das Zehnfache erh\u00f6ht war. Die genauen Auswirkungen der Rauchpartikel in der Stratosph\u00e4re auf das Klimasystem sind noch weitgehend unerforscht. Einerseits k\u00f6nnten sich Strahlungsfl\u00fcsse ver\u00e4ndern, andererseits k\u00f6nnten die Aerosole als Eisnukleationskeime dienen und dadurch Zirruswolken bilden.<\/p>\n\n\n\n Aus w\u00e4rmeren Regionen sind sogenannte Feuerwolken (Pyrocumulus, kurz: PyroCb) bekannt, bei denen die Hitze durch das Feuer am Boden so stark ist, dass die Luft wie in einem Fahrstuhl nach oben transportiert wird und dabei den Rauch bis in die Stratosph\u00e4re tr\u00e4gt. Bei den katastrophalen Br\u00e4nden in Australien 2019 oder an der Westk\u00fcste Nordamerikas 2020 wurden diese \u201eFahrstuhlwolken\u201c ebenfalls beobachtet. Im Sommer 2019 entwickelten sich jedoch keine kr\u00e4ftigen Gewitter \u00fcber den Brandgebieten in Sibirien. <\/p>\n\n\n\n \u201eWir vermuten daher, dass sich die dunklen, kohlenstoffhaltigen Rauchpartikel durch das Sonnenlicht so stark erw\u00e4rmten, dass ihre Umgebungsluft langsam aufstieg. Dies ist die einzige plausible Erkl\u00e4rung f\u00fcr einen effizienten vertikalen Transport \u00fcber mehrere Kilometer\u201c, erkl\u00e4rt Kevin Ohneiser vom TROPOS, der in seiner Doktorarbeit den Einfluss von Waldbr\u00e4nden auf die Atmosph\u00e4re untersucht. <\/p>\n\n\n\n \u201e\u00dcber sogenannte Selbstauftriebsprozesse wurde mehrfach nach gro\u00dfen Waldbr\u00e4nden berichtet – allerdings nur f\u00fcr Rauchschichten in der Stratosph\u00e4re, also oberhalb von ca. 10 km H\u00f6he. Nach unserem besten Wissen gibt es in der Literatur keinen Bericht \u00fcber Selbstauftriebsprozesse in der Troposph\u00e4re, also unterhalb von 10 km H\u00f6he. Ruhige Wetterbedingungen ohne starke Winde k\u00f6nnten eine der wichtigsten Voraussetzungen f\u00fcr dieses Ph\u00e4nomen in der Troposph\u00e4re sein, welches wir wahrscheinlich zum allerersten Mal registriert haben, wenn sich unsere Beobachtungen best\u00e4tigen sollten.\u201c<\/p>\n\n\n\n Bereits bekannt ist, dass ein kr\u00e4ftiger, lang anhaltender Polarwirbel f\u00fcr starken Ozonabbau sorgt: Der Polarwirbel ist ein gro\u00dfes Tiefdruckgebiet in der Stratosph\u00e4re in H\u00f6hen von 15 bis 50 km, das f\u00fcr sehr tiefe Temperaturen sorgt. Bei Temperaturen unter -78\u00b0C bilden sich polare Stratosph\u00e4renwolken (PSC) mit Eiskristallen, an deren Oberfl\u00e4che chemische Reaktionen ablaufen, bei denen Chlorverbindungen entstehen, die zusammen mit Brom bei Sonneneinstrahlung Ozon abbauen. Auch an der Oberfl\u00e4che von Sulfatpartikeln k\u00f6nnen solche Reaktionen ablaufen. Sie k\u00f6nnen bei Vulkanausbr\u00fcchen entstehen, die Schwefeldioxid bis in die Stratosph\u00e4re transportieren: Bereits Anfang der 1990er Jahre konnte ein Ozonverlust von bis zu 30 Prozent \u00fcber Mitteleuropa w\u00e4hrend des ersten Winters nach dem gro\u00dfen Vulkanausbruch des Pinatubo nachgewiesen werden.<\/p>\n\n\n\n Der starke, kalte und anhaltende Polarwirbel pr\u00e4gte w\u00e4hrend der MOSAiC-Expedition die Atmosph\u00e4re der Arktis ab 15 km H\u00f6he \u00fcber der Polarstern von Januar bis April 2020. Der arktische Fr\u00fchling 2020 zeichnete sich durch sehr kalte Temperaturen und den st\u00e4rksten arktischen Polarwirbel der letzten 40 Jahre aus, der in der unteren Stratosph\u00e4re zu Rekordwerten bei den polaren Stratosph\u00e4renwolken und einem extremen Ozonabbau f\u00fchrte: Eine Auswertung von Ozonsonden vom M\u00e4rz\/April 2020 aus verschiedenen Teilen der Arktis hatte einen extremen R\u00fcckgang in 18 km H\u00f6he ergeben. Ohne das Montrealer Protokoll h\u00e4tten die bereits extremen Ozonverluste in der Arktis 2020 wahrscheinlich ein noch deutlich gr\u00f6\u00dferes Ozonloch wie in der Antarktis hervorgerufen, so Simulationen anderer Forscher, die zeitgleich im Fachjournal ACP<\/em> erschienen sind.<\/p>\n\n\n\n Die regelm\u00e4\u00dfig durchgef\u00fchrten Ozonprofilmessungen zeigten nicht nur eine Schicht mit extrem niedriger Ozonkonzentration in 15 bis 20 km H\u00f6he an, sondern auch deutlich unterdurchschnittliche Ozonwerte in H\u00f6hen von 10 bis 15 km. \u201eWir stellen einen klaren Zusammenhang zwischen dem Auftreten von Waldbrandrauch im untersten Bereich der Stratosph\u00e4re und dem anomal starken Ozonabbau fest\u201c, betont Dr. Albert Ansmann vom TROPOS..<\/p>\n\n\n\n Die jetzt ver\u00f6ffentlichen Daten der MOSAiC-Expedition zeigen, dass sich Rauch in der Atmosph\u00e4re der Polargebiete lange halten kann und bereits kleine Mengen das empfindliche System st\u00f6ren k\u00f6nnen. Menschliche Aktivit\u00e4ten k\u00f6nnen auch in gro\u00dfer Entfernung einen massiven Einfluss auf die oberen Schichten der Atmosph\u00e4re und damit das Klima in der Arktis haben. Die Ergebnisse sind von besonderer Bedeutung, weil Waldbr\u00e4nde zunehmend als Klimarisiko begriffen werden: Der neueste Bericht des Weltklimarates IPCC hat im August 2021 festgestellt, dass Wetterbedingungen, die Waldbr\u00e4nde beg\u00fcnstigen, im letzten Jahrhundert wahrscheinlicher geworden sind und rechnet damit, dass die H\u00e4ufigkeit von Br\u00e4nden mit der globalen Erw\u00e4rmung weiter zunehmen wird. <\/p>\n\n\n\n \u2009<\/p>\n\n\n\nWo kommt der Rauch \u00fcber dem Nordpol her?<\/h5>\n\n\n\n
Wie gelangen die Rauchpartikel bis in H\u00f6hen von 10 km, der typischen Reiseh\u00f6he von Interkontinentalfl\u00fcgen?<\/h5>\n\n\n\n
Was hat der Rauch mit dem Ozonloch zu tun?<\/h5>\n\n\n\n
Quelle<\/h5>\r\n\n\n\n