Aerosole: So wirken die schwebenden Partikel auf den Klimawandel

Von Aerosolen hast du im Zusammenhang mit Corona möglicherweise das erste Mal gehört. Die winzigen Partikel oder Tröpfchen spielen aber auch anderswo eine Rolle – so auch beim Klimawandel.

Aerosol ist eine Wortschöpfung aus dem altgriechischen Wort für Luft (aer) und dem lateinischen Wort für Lösung (solutio). Aerosole sind also in der Luft gelöste Substanzen. Dabei kann es sich um feste Partikel oder flüssige Tröpfchen handeln. Mit einer Größe von etwa einem Nanometer bis zu 100 Mikrometern sind Aerosole laut dem Bildungsserver-Wiki für das bloße Auge unsichtbar. Dennoch spielen Aerosole, die unterschiedlichste Formen und Eigenschaften haben können, in vielen Bereichen des Lebens eine Rolle. 

• Wenn wir ausatmen, sprechen, husten oder niesen, verteilen wir winzige Spuckepartikel in der Luft. Einige Viren, wie auch das Coronavirus Sars-CoV-2, können über solche Aerosole übertragen werden. 
• Vielfältige Aerosole bestimmen unsere Luftqualität – sie kommen zum Beispiel aus Sprühdosen oder Auspuffrohren. Dem Bildungsserver-Wiki zufolge stehen jährlich Millionen vorzeitiger Todesfälle mit Schadstoffen aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe in Verbindung.
• Weiter oben in der Atmosphäre haben Aerosole einen großen Einfluss auf das Wetter und längerfristig auf das Klima. Diesen Einfluss schauen wir uns in diesem Artikel näher an.

Aerosole in der Atmosphäre: Wo kommen sie her?

Wie der deutsche Wetterdienst (DWD) erläutert, kann man Aerosole in der Atmosphäre in zwei Gruppen unterteilen:

• Die primären Aerosole gelangen bereits als Aerosole in die Atmosphäre. Sie stammen aus den unterschiedlichsten natürlichen und anthropogenen (also menschengemachten) Vorgängen wie Vulkanausbrüchen, Verkehr, Sandstürmen oder Verbrennungsprozessen. Weniger offensichtlich: Auch wenn sich Biomasse zersetzt und Meerwasser verdunstet, bilden sich Aerosole.
• Die sekundären Aerosole entstehen erst durch Reaktionen in der Atmosphäre. Beispielsweise bilden sich aus Schwefeldioxid (ein Nebenprodukt von Verbrennungen, an denen Schwefel beteiligt ist) und anderen Stoffen Sulfat-Aerosole.

Aerosole können je nach ihrer Beschaffenheit und ihrem Aufenthaltsort zwischen einigen Minuten und einigen Jahren in der Atmosphäre verweilen. Besonders langlebig sind laut dem Bildungsserver-Wiki Flugzeugabgase in der Stratosphäre. Kleine Aerosole schließen sich im Laufe ihres Lebens oft zu größeren Partikeln oder Tröpfchen zusammen. Sie verschwinden aus der Atmosphäre, indem sie sich an der Erdoberfläche ablagern oder über den Niederschlag ausgewaschen werden.

So wirken Aerosole auf Klima und Wetter

Je nach Beschaffenheit wechselwirken Aerosole auf unterschiedlichste Weisen miteinander und mit der Sonnenstrahlung. Insbesondere die Interaktion zwischen Wolken und Aerosolen sind laut dem Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) bisher nicht so gut erforscht. In den Simulationen des zukünftigen Klimas sorgen Aerosole und Wolken deshalb für die größten Unsicherheitsfaktoren. Grundsätzlich wirken Aerosole oft als Kondensationskeime für Wasserdampf und begünstigen demnach die Entstehung von Wolken.

Wie der IPCC erläutert, wirken Aerosole insgesamt eher entgegengesetzt zu Treibhausgasen. Letztere lassen sichtbares Licht durch, absorbieren aber Wärmestrahlung im Infrarotbereich. Deshalb heizen sie die Atmosphäre auf – das ist der Treibhauseffekt. Bei Aerosolen hängt die Wechselwirkung mit dem Licht von ihrer Beschaffenheit und ihrem Aufenthaltsort in der Atmosphäre ab – insgesamt sind sie jedoch eher transparent für Wärmestrahlung und reflektieren den sichtbaren Teil des Sonnenlichts. Das bewirkt, dass weniger Sonnenlicht auf die Erde trifft und die Erde eher kühler wird. Gleichzeitig lassen die Aerosole die von der Erde ausgehende Wärmestrahlung in den Weltraum entfliehen.

Daraus folgert der IPCC, dass Aerosole den Klimawandel bisher eher gedämpft als verstärkt haben. In Zukunft könnte sich das allerdings ändern, da es aufgrund von Luftreinhaltungsmaßnahmen weniger Aerosole geben wird.

Welche weitreichenden Auswirkungen Aerosole auf das Wetter haben können, verdeutlicht dieser Mechanismus: Über Ozeanen kühlen Aerosole das Wasser ab, da sie Sonnenlicht reflektieren. Dadurch verdunstet weniger Wasser – und folglich gibt es in einigen Regionen weniger Niederschläge. Laut Bildungsserver-Wiki war ein solcher Vorgang wahrscheinlich Auslöser der Saheldürre in den 1970ern und 80ern.

Weil Aerosole eher kühlend wirken, sind sie auch ein wichtiger Kandidat für Geo-Engineering-Methoden, so der IPCC. Die Erde kühlen, indem man künstlich Aerosole in die Atmosphäre bringt? So lange wir nicht genau verstehen, wie Aerosole sich auf Wetter und Klima auswirken, klingt das nach einem riskanten Unterfangen.

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