Geheimnis der Schwefelsäure-Konzentration in der Atmosphäre erfolgreich erforscht
Schwefelsäure und Wasser reagieren schnell genug, um die hohe Konzentration an Schwefelsäure in der Atmosphäre zu erklären: Dies zeigen jetzt bahnbrechende Forschungsergebnisse aus Europa und den USA. Die Erkenntnisse der Studie sind Teil des EUCARRI-Projekts ("European integrated project on aerosol cloud climate and air quality interactions"), das innerhalb des Themenbereichs "Nachhaltige Entwicklung, globale Veränderungen und Ökosysteme" des Sechsten Rahmenprogramms (RP6) der EU mit Mitteln in Höhe von 10 Mio. EUR gefördert wurde, und wurden in der Fachzeitschrift Science veröffentlicht. Wie die Wissenschaftler aus der Tschechischen Republik, aus Finnland, Deutschland, Schweden und den USA mitteilten, könnten ihre Entdeckungen durchaus Auswirkungen auf globale Klimamodelle haben und den Forschern wirksame Mittel an die Hand geben, um alle Zweifel in Bezug darauf, welche Auswirkungen Aerosole auf ihre Prognosen haben, aus dem Weg zu räumen. Diese Erkenntnisse ließen lange auf sich warten; die Forscher versuchten unaufhörlich, die atmosphärischen Konzentrationen von Schwefelsäure mit den bei Labortests zu Partikelbildungsraten gewonnen Resultaten in Einklang zu bringen. Mikko Sipilä vom Fachbereich Physik an der Universität Helsinki in Finnland weist darauf hin, dass die von ihm und seinen Kollegen entwickelten Methoden Partikel erkennen können, die nur etwas größer als ein einziger Nanometer sind. Bisherige Versuche waren zum Scheitern verurteilt, weil die eingesetzten Partikeldetektoren nicht die Anforderungen erfüllten. Sie konnten lediglich Partikel von drei Nanometern Größe an aufwärts aufspüren. Mikko Sipilä zufolge wachsen die durch H2SO4-Gas gebildeten Schwefelsäurepartikel im Schneckentempo, wenn sie Konzentrationen unterhalb von 108 Molekülen pro Kubikzentimeter hätten. "Und das bedeutet, dass die Partikel innerhalb der in früheren Studien eingesetzten Verweilzeiten - typischerweise etwa zehn Sekunden - die Nachweisgrenze der Partikelzähler gar nicht überschreiten konnten", wird der finnische Forscher zitiert. Dank ihrer neuen und verbesserten Nachweismethoden konnten die Forscher nun erfolgreich demonstrieren, dass die Abweichung von mehreren Größenordnungen zwischen beobachteten und theoretischen Wachstumsraten im Grunde gar nicht existiert. Sie stellten trotz der Tatsache, dass die vorgefundene Wachstumsrate nicht vollständig zu den theoretischen Vorhersagen passt, eine "gute Übereinstimmung" fest. Basierend auf der Keimbildungstheorie werden Partikel wie Schwefelsäure stabil, wenn die Kondensation einsetzt. Die Keimbildung ist eine physikalische Reaktion, die auftritt, wenn Bestandteile einer Lösung aufgrund von Übersättigung beginnen auszufallen, wobei sich Kerne bilden, die beispielsweise Niederschlag auslösen. Die Wiederholung dieser Studienergebnisse könnte eine entscheidende Rolle für die Klimawissenschaft spielen, so die Forscher. Sipilä weist darauf hin, dass indirekte Effekte von Aerosolen in den Klimamodellen noch nicht ausreichend verstanden seien. "Ich bin durchaus der Meinung, dass bei den für den Bericht des Weltklimarates [Zwischenstaatlicher Ausschuss für Klimaänderungen] verwendeten Modellen die Keimbildung entweder völlig vernachlässigt worden ist oder irgendwie auf Beobachtungen bei Umgebungstemperatur basiert", gibt er seiner Meinung Ausdruck. "Wenn die detaillierten molekularen Schritte nicht bekannt sind, entsteht in diesen Modellen ziemlich viel Unsicherheit. Deshalb ist es äußerst wichtig, alle einzelnen Schritte zu verstehen, da auf diese Weise die Genauigkeit der Prognosen zum globalen Klima steigt." Weitere Beiträge zu dieser Studie leisteten Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Troposphärenforschung e.V. in Deutschland, des Instituts für chemische Grundlagenforschung der Akademie der Wissenschaften der Tschechischen Republik, des Helsinki Institute of Physics und des finnischen Meteorologischen Instituts, der Universität Stockholm in Schweden und des National Center for Atmospheric Research in den USA.
Länder
Tschechien, Deutschland, Finnland, Schweden, Vereinigte Staaten