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Erstmals gemessen Vulkanische Gase auch in der Stratosphäre

Mit viel Glück ist es Atmosphärenforschern gelungen, Partikel einer Eruptionswolke, die beim Ausbruch des Vulkans Kasatochi auf den Aleuten bis in die untere Stratosphäre geschleudert wurden, auch noch Wochen später in Europa nachzuweisen.

© dpa Vergrößern Explodiert ein Vulkan, so wie hier der russische Feuerberg Sarytschew auf den Kurilen, werden dabei winzige Partikel bis in die Stratosphäre geschleudert

Dass Luftmassen in der Atmosphäre große Entfernungen zurücklegen können, ohne dabei ihre ursprünglichen charakteristischen Eigenschaften zu verlieren, ist hinreichend bekannt. Man denke nur an den Staub aus der Sahara, der manchmal über die Alpen bis nach Mitteleuropa gelangt, oder an Partikeln, die bei Staubstürmen in der Wüste Gobi aufgewirbelt werden und dann quer über den Pazifik bis an die nordamerikanische Westküste geweht werden.

Einer internationalen Forschergruppe ist es vor einiger Zeit gelungen, einen Transport in außergewöhnlich großer Höhe zu analysieren. Die bei einem Ausbruch des Vulkans Kasatochi auf den Aleuten bis in die untere Stratosphäre geschleuderte Eruptionswolke wurde noch Wochen später über Europa aufgespürt.

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Messung in der Klima beeinflussenden Schicht

Schon seit einigen Jahren arbeiten Atmosphärenforscher des Max-Planck-Instituts für Chemie in Mainz und eine Reihe von Meteorologen mit der Lufthansa zusammen. Mehrmals im Monat bauen die Forscher vor Linienflügen einen 1,5 Tonnen schweren, mit zahlreichen Messgeräten bestückten Container in den Frachtraum des Airbus A340 „Leverkusen“ ein. Der Container wird mit einem außerhalb des Flugzeugrumpfes angebrachten Rohr verbunden, durch das während des Langstreckenfluges Außenluft angesaugt wird.

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© reuters Vergrößern Video: Lavaströme auf Hawaii

Die Luft wird dann durch die Messapparaturen geleitet und dort analysiert. Insgesamt können 50 verschiedene klimarelevante Spurengase sowie Wasserdampf und Schwebteilchen in der Atmosphäre gemessen werden. Ein Teil der angesaugten Luft wird aber auch im Container für spätere Analysen im Labor gesammelt. Eines der Ziele dieser Messungen ist es, die Tropopause näher zu untersuchen. Das ist die in etwa zehn Kilometer Höhe liegende Grenzschicht zwischen der das Wettergeschehen bestimmenden Troposphäre und der darüberliegenden, das Klima beeinflussenden Stratosphäre.

Ein Glücksfall für die Mainzer Forscher

Bei einem dieser Flüge wurde im vergangenen Jahr über Mitteleuropa eine Luftmasse mit einem hohen Anteil an außergewöhnlich schwefelhaltigen Aerosolen durchflogen. Nach verschiedenen Laboranalysen der gesammelten Luft stellte sich heraus, dass es sich dabei um Partikel handelte, die bei der Eruption des Vulkans Kasatochi auf den Aleuten in die Atmosphäre gelangt waren. Der Vulkan war am 7. August 2008 ausgebrochen und hatte dabei etwa 1,5 Millionen Tonnen Schwefeldioxid bis in die untere Stratosphäre geschleudert. Das war die erste größere Menge an vulkanischem Schwefeldioxid, die seit dem schweren Ausbruch des philippinischen Vulkans Pinatubo im Jahre 1991 bis in diese Höhen gelangt war. Dort entstehen aus dem ursprünglich gasförmigen Schwefeldioxid winzige Schwefelsäuretröpfchen und Sulfate, die sogenannten Aerosole. Ist ihre Konzentration in der Stratosphäre hoch genug, dämpfen sie das einfallende Sonnenlicht und wirken daher kühlend auf das Klima. Bisher war es noch nicht gelungen, solche Teilchen nach einem Ausbruch in situ zu messen und ihre Ausbreitung zu bestimmen.

Für die Mainzer Forscher war es ein Glücksfall, dass es ihnen in den Wochen nach dem Ausbruch gelang, die Aerosolwolke bei mehreren Linienflügen des Airbus zu durchfliegen und dabei ihre chemischen Eigenschaften detailliert zu untersuchen. Wie sie nun in den „Geophysical Research Letters“ schreiben, stießen sie erstmals eine Woche nach dem Ausbruch auf die Wolke. Obwohl der Jetstream das Schwefeldioxid inzwischen vom Nordpazifik bis nach Mitteleuropa verfrachtet hatte, war die Konzentration an Schwefel immer noch zehnmal so hoch wie der Durchschnittswert. Der Anteil an feinsten Staubpartikeln war sogar auf das Tausendfache gestiegen. Selbst vier Monate nach dem Ausbruch war die Konzentration an Schwefel über Europa noch dreimal so hoch wie gewöhnlich.

Muss Hypothese der kühlenden Wirkung neu überdacht werden?

Besonders überrascht war die Forschergruppe darüber, dass die Aerosole des Kasatochi-Vulkans nicht nur Schwefel enthielten, sondern sogar noch größere Mengen an Kohlenstoff. In den ersten Wochen nach dem Ausbruch enthielten die während der Flüge analysierten Aerosole mehr als zweieinhalbmal so viel Kohlenstoff wie Schwefel. Der Wert ging dann in den kommenden Monaten auf ein Verhältnis von 1,2 zu eins zurück.

Während stratosphärische Aerosole normalerweise das Klima abkühlen, haben Kohlenstoffpartikeln die entgegengesetzte Wirkung. Weil sie dunkel sind, absorbieren sie die Sonnenstrahlung und tragen deshalb zur Erwärmung bei. Nach den jüngsten Messungen stellt sich den Atmosphärenforschern die Frage, ob es sich bei der Eruption des Kasatochi um einen Einzelfall handelte, bei dem außergewöhnlich viel Kohlenstoff in die Atmosphäre gelangte. Sollten nämlich alle Vulkane derart viel Kohlenstoff in die Stratosphäre schleudern, müsste die Hypothese der kühlenden Wirkung der Feuerberge auf das Klima der Erde neu überdacht werden.

Quelle: F.A.Z.

 
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Veröffentlicht: 16.07.2009, 10:00 Uhr