Wie entstehen organische Aerosole an der Meeresoberfläche?
Laut dem Fünften Sachstandsbericht des Zwischenstaatlichen Ausschusses für Klimaänderungen (IPCC) gehören Aerosole und Wolken zu den größten Unwägbarkeiten, wenn es um die Erforschung der Atmosphäre und des Klimas geht. Auf globaler Ebene bestimmen atmosphärische Aerosole, also flüssige und feste Partikel, die an die Atmosphäre abgegeben werden, maßgeblich, wie die Erde Wärmeenergie von der Sonne absorbiert und reflektiert. Die vorherrschende hohe Konzentration an Meersalzaerosolen hat erhebliche Auswirkungen auf das Klima und die Luftqualität. Bei der Untersuchung der organischen Materie in Aerosolpartikeln, die sich in der organischen Mikroschicht an der Meeresoberfläche befinden, gibt es jedoch große Wissenslücken. Diese Aerosole sind das Bindeglied zwischen der Biogeochemie des Meeres und der Aerosolbildung, was wiederum Einfluss auf das Klima hat. Anhand von fachbezogenen Versuchen in China, Kap Verde und Marokko wollte das EU-finanzierte Projekt MARSU die organische Zusammensetzung von Aerosolpartikeln bestimmen. Das Team wollte die Entwicklung dieser Partikel an der marinen Grenzschicht verstehen und ein besseres Bild von der Auswirkung der Meersalzaerosole auf das Klima erstellen. Diese Forschung wurde mit Unterstützung der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen durchgeführt. „An MARSU nahm ein interdisziplinäres Team aus der Chemie, Physik und der analytischen Chemie teil“, sagt Projektkoordinator Wahid Mellouki. „Das Konsortium bringt führende Sachverständige zusammen, die modernste Studien im Labor, in Kammern zur Simulation der Atmosphäre, Feldproben und -analysen, analytische Methodenentwicklungen und Modellierungsstudien vornehmen.“
Der Beitrag abiotischer Reaktionen
Das MARSU-Projektteam untersuchte die Entstehung flüchtiger organischer Verbindungen, die nicht durch biologische Prozesse bedingt ist (abiotisch). Es stellte fest, dass durch chemische Reaktionen, die von der Sonne an der Luft-Wasser-Grenzfläche aktiviert werden, organische Dämpfe entstehen, welche zu einer höheren Produktion von Aerosolpartikeln in der Atmosphäre führen. Das Ergebnis ist bedeutend, da bisherige Modelle bei der Bildung dieser Aerosole nur biologische und keine abiotischen Prozesse berücksichtigten. Die Projektarbeit zeigte, dass diese chemischen Reaktionen, die von der Sonne auf der Meeresoberfläche aktiviert werden, eine der Hauptursachen für flüchtige organische Verbindungen auf globaler Ebene sind. Im Gegensatz zu den von der Meeresbiologie produzierten Mengen könnten durch diese Prozesse mehr als 60 % dieser organischen Aerosole entstehen.
Welche Mechanismen liegen der Produktion organischer Aerosole zugrunde?
Das Team untersuchte die Verbindung zwischen organischen Aerosolen, die an der Meeresoberfläche entstehen, und den Mechanismen ihres Einflusses auf Wolken und die Troposphäre, also die Regionen, die für das Wetter zuständig sind. MARSU stellte fest, dass diese Partikel im Wolkenwasser in hoher Konzentration vorkommen, es jedoch besserer Modelle bedarf, da die Meeresbiologie allein nicht für die hohe Konzentration dieser organischen Materie verantwortlich sein kann.
Der erste Ort für Feldmessungen in Nordafrika
Das Forschungsteam richtete eine neue Beobachtungsstelle ein, die zeigte, wie stark der Einfluss von Emissionen aus der Stadt, der Wüste, dem Meer und dem Land auf den Anteil des Feinstaubs in der Umgebung und der organischen Stoffe in der Atmosphäre ist. „Dank der neuen Atlas-Beobachtungsstelle konnten wir zum ersten Mal Erkenntnisse über die Ursachen der atmosphärischen Zusammensetzung in einer hochgelegenen, abgeschiedenen Region in Nordafrika gewinnen, die bisher noch nicht vor Ort charakterisiert wurde“, erläutert Mellouki. Die Forschung soll an weiteren Orten in Afrika fortgeführt werden.
Schlüsselbegriffe
MARSU, Klima, organische Aerosole, Meeresoberfläche, Meeres-, IPCC, flüchtige organische Verbindungen
