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An der Analyse unter der Leitung von Ming Lyu von der University of Colorado (USA) sind u.a. Wissenschafterinnen und Wissenschafter der US-Klimaforschungsbehörde NOAA oder die Leiterin der Forschungsgruppe Aerosolphysik und Umweltphysik an der Universität Wien, Bernadett Weinzierl, mitbeteiligt. Hintergrund ist, dass die Entwicklung des Wetters und auch des längerfristigen Klimas nicht unerheblich von in verschiedenen Bereichen der Atmosphäre befindlichen Schwebestoffen mit beeinflusst wird.
So haben etwa große Klimasimulationen die Erderwärmung in den vergangenen Jahren deutlich unterschätzt, weil man von mehr oder weniger gleich bleibenden Aerosolkonzentrationen in der Luft ausging. Tatsächlich wurde die Luft aber sauberer, was den Temperaturanstieg begünstigte. Daher ist die Wissenschaft immer auf der Suche nach neuen Exemplaren im Aerosol-Zoo - auch um Vorhersagemodelle zu verbessern.
Je kleiner die Partikel sind, desto schwerer sind selbige etwa von Satelliten aus oder im Rahmen von Messungen mit aufsteigenden Heißluftballons auszumachen. Allerdings sind es gerade oft recht winzige Vertreter, die als sogenannte Kondensationskeime für größere Schwebestoffe fungieren, die dann wiederum die Wolkenbildung beeinflussen bzw. anstoßen. Ein weiterer Faktor ist, dass Aerosole das auf die Erde einfallende Sonnenlicht streuen, reflektieren und viele chemische Reaktionen befördern. Damit tragen sie auch dazu bei, wie viel Energie auf unserem Planeten verbleibt.
Die neuen Messungen in der Arktis und nachgeordnete Modellrechnungen offenbaren nun, dass die ultrakleinen Partikel insgesamt eine ganz schön große Oberfläche haben dürften, auf der potenziell entsprechend viele Reaktionen ablaufen können, heißt es in der im Fachmagazin "Science" erschienenen Arbeit. Sie dürften großteils aus der Troposphäre, also der bis zu 18 Kilometer hohen untersten Atmosphärenschicht, stammen. Prominent vertreten sind die an organischen Molekülen reichen Partikel aber auch in der unteren Stratosphäre, in die sie durch Luftbewegungen gehoben werden. Solche erst kürzlich dorthin verfrachteten Mini-Aerosole bieten in diesen Regionen insgesamt eine erstaunlich große Fläche für anlagerungsfreudige Moleküle verschiedenster Art. Besonders gerne verbinden sie sich offenbar mit größeren schwefelhaltigen Aerosolen, die etwa bei vulkanischer Aktivität in die Atmosphäre gelangen.
Mehr über die zuvor kaum wahrgenommenen Kleinstaerosole zu wissen, sei aus mehreren Gründen wichtig, schreiben die Forschenden. Einerseits können so vor allem Klimasimulationen verbessert werden, andererseits müssten sie in Überlegungen mit einbezogen werden, die in Richtung "Geoengineering" gehen. Wenn man etwa darüber nachdenkt, mit dem gezielten Ausbringen von Aerosolen in die Atmosphäre das Wetter oder Klima zu beeinflussen, müsse man sehr genau verstehen, wie die Reaktionen weiter oben dann tatsächlich ablaufen und welche Effekte das haben kann, heißt es.
Einen Fortschritt im Nachweis von kleinsten Partikeln in der Luft oder auch im Wasser hat unterdessen nach Angaben der Technischen Universität (TU) Wien ein Forschungsteam der Uni und vom universitären Spin-off "Invisible-Light Labs" um Silvan Schmid erzielt. Da herkömmliche Methoden Spuren von Verbindungen anhand ihres Abstrahlungsverhaltens von Infrarotlicht nachweisen, braucht es oft lange Probennahme, um signifikante Mengen seltener oder sehr kleiner Verbindungen einzusammeln. Das Wiener Team legt die Mini-Partikel hingegen auf eine Membran, bestrahlt dann selbige mitsamt Partikeln mit Infrarotlicht und misst die subtile Veränderung des Schwingungsverhaltens der Membran, wenn sich bestimmte Verbindungen durch die Bestrahlung erwärmen. Das ermögliche eine kürzere Probennahme und trotzdem einen exakten Nachweis. Dass das zum Beispiel in Bezug auf Aerosole funktioniert, habe kürzlich Julia Schmale von der EPFL in Lausanne (Schweiz) bei Messungen mit Ballons in der Arktis und Antarktis gezeigt.
(S E R V I C E - https://dx.doi.org/10.1126/science.adw8939 )
WIEN - ÖSTERREICH: FOTO: APA/Chelsea R. Thompson, NOAA CSL]
