Globale Emissionen lassen Ozonwerte über westlichem Nordamerika im Frühjahr ansteigen

Nordamerikas Westen verzeichnet in den Frühjahrsmonaten immer höhere Ozonwerte. Hauptauslöser sind vom Pazifischen Ozean östlich heranströmende Luftmassen. Die im Fachmagazin Nature veröffentlichten neuen Forschungsergebnisse sind Teil des EU-finanzierten MOZAIC-Projekts ("Mea...

Nordamerikas Westen verzeichnet in den Frühjahrsmonaten immer höhere Ozonwerte. Hauptauslöser sind vom Pazifischen Ozean östlich heranströmende Luftmassen. Die im Fachmagazin Nature veröffentlichten neuen Forschungsergebnisse sind Teil des EU-finanzierten MOZAIC-Projekts ("Measurements of ozone and water vapour by Airbus in-service aircraft"), das zunächst unter dem Dritten Rahmenprogramm (RP3) lief und innerhalb des vierten, fünften und sechsten Rahmenprogramms (RP4, RP5 bzw. RP6) fortgeführt wurde.

Die amerikanische Behörde NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) des US-Handelsministeriums teilte in einer Erklärung mit, dass der Anstieg der Ozonwerte im Frühling dann besonders stark sei, wenn die Luft vom asiatischen Kontinent herangeführt werde.

Dieser Anstieg könnte möglicherweise die Bemühungen der USA um die Erfüllung der im "Clean Air Act" beschriebenen Vorgaben vereiteln. Dieses Luftreinhaltungsgesetz definiert die Verantwortlichkeiten der US-Umweltschutzbehörde (Environmental Protection Agency, EPA) für den Schutz und die Verbesserung der Luftqualität des Landes und der stratosphärischen Ozonschicht.

In dieser neuesten internationalen Studie wurden große Mengen an in den letzten 25 Jahren gesammelten Ozondaten ausgewertet. Die Wissenschaftler konzentrierten sich auf in den Frühjahrsmonaten vorgenommene Ozonmessungen, da in der Vergangenheit festgestellt wurde, dass die Luftmassen dann am stärksten von Asien in Richtung Nordamerika strömen. So konnten die Forscher am besten bestimmen, wie sich weit entfernte Umweltbelastungen auf nordamerikanische Luftozontrends auswirken.

"Im Frühling trägt die Luftverschmutzung der gesamten Halbkugel und keine lokale Belastung zum Ozonanstieg über dem westlichen Nordamerika bei", erklärt Hauptautor Dr. Owen R. Cooper vom Cooperative Institute for Research in Environmental Sciences an der University of Colorado in den USA. "Wenn die Luft aus einem großräumigen Gebiet Südostasiens herantransportiert wird, ist der Trend am stärksten."

Im Mittelpunkt dieser Studie stand die wissenschaftliche Bewertung der in der Atmosphäre zwei bis fünf Meilen (etwa drei bis acht Kilometer) oberhalb der Erdoberfläche des westlichen Nordamerikas vorgefundenen Frühlings-Ozonwerte. Das Ozon in diesem Zwischenbereich ist nach Angaben der Wissenschaftler viel geringer als die schützende Ozonschicht, aber oberhalb des mit Ozon zusammenhängenden bodennahen Smogs, der sowohl die menschliche Gesundheit und als auch die Landwirtschaft schädigt.

Das Team analysierte fast 100.000 Ozonüberwachungen, die im Rahmen exklusiver Studien mit Instrumenten an Bord von Flugzeugen, Ballons und von anderen Plattformen aus vorgenommen wurden.

Den Wissenschaftlern zufolge werden Schadstoffe wie etwa flüchtige organische Verbindungen (VOC) oder Stickoxide bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe freigesetzt. Ein positiver Aspekt ist, dass das Team keine Beweise für einen Beitrag nordamerikanischer Emissionen zu den erhöhten Ozonwerten über dem westlichen Nordamerika fand. Diese tragen jedoch durchaus auch zu den Ozonwerten weltweit bei.

Zur Bestimmung der Herkunft der Ozon erzeugenden Emissionen nutzte das Team aus Kanada, Frankreich, Norwegen und den USA historische Daten globaler atmosphärischer Windaufzeichnungen und fortgeschrittene Computermodelle, um jede Ozonmessung mit Luftströmungsmustern für eine Anzahl von Tagen abzugleichen, bevor die Information aufgezeichnet wurde.

Die Wissenschaftler entdeckten die größten Erhöhungen in den Ozonmessungen gerade dann, wenn die beherrschende Luftströmung aus Südostasien herstammte. Die Ozonwerte stiegen auch - allerdings weitaus weniger - wenn die Luftmassen aus anderen Ländern heranzogen. So vermutet das Team, dass möglicherweise auch Emissionen von anderen Orten zur Erhöhung der Ozonwerte über Nordamerika beitragen.

Im Zeitraum von 1995 bis 2008, so fand das Team heraus, stiegen die im Frühjahr gemessenen Ozonwerte um 14%. "Diese Studie kann nicht quantifizieren, welcher Anteil des Ozonanstiegs ausschließlich auf das Konto Asiens geht", betont Dr. Cooper. "Aber wir können sagen, dass das Nordamerika aus der Ferne erreichende Ozon in den letzten 14 Jahren und wahrscheinlich in den letzten 25 Jahren zugenommen hat."

Trotz der in dieser Studie erzielten Resultate sei eine weitere Erforschung des Themas erforderlich, so Dr. Cooper. In weiteren Untersuchungen wollen die Forscher feststellen, ob ähnliche Tendenzen die bodennahe Luftqualität beeinflussen.

Das 1993 gestartete MOZAIC hat sich zu der europäischen Forschungsrauminfrastruktur IAGOS ("In-service aircraft for a global observing system") - einer Design-Studie - entwickelt, die Teil des RP6 ist und die Bereitstellung einer belastbaren verteilten Infrastruktur für Routinebeobachtungen der atmosphärischen Zusammensetzung, von Aerosolen, Wolken und Kondensstreifen (Wasserdampf) kommerzieller Linienflugzeuge verfolgt.

Im MOZAIC-Projekt sind zwischen 1993 und 2004 drei Phasen abgeschlossen worden. Die Projektpartner nutzten Ozon- und Wasserdampfsensoren an Bord von fünf europäischen Verkehrsflugzeugen (Air France, Austrian Airlines und Sabena sowie zwei Maschinen der Lufthansa).

Länder

Kanada, Frankreich, Norwegen, Vereinigte Staaten