Zukunft Forschung 01/2022

PHYSIK
AMMONIAK TREIBT
WOLKENBILDUNG AN
Der vermehrte Einsatz von Kunstdünger und Mist aus der Tierhaltung bringen mehr Ammoniak in die
Atmosphäre. Dadurch entstehen mehr Wolken am Himmel.
EXPERIMENTE wurden in der CLOUD-Kammer
am CERN durchgeführt
Ob und wie viele Wolken am Himmel
sind, hat großen Einfluss
darauf, wie sich die Erde weiter
erwärmt. Diesen Effekt in Klimamodellen
zu quantifizieren, ist bis heute mit
großen Unsicherheiten verbunden. Das
liegt vor allem daran, dass die Entstehung
von Kondensationskeimen in der
Atmosphäre nur ungenügend verstanden
wird. Seit 2009 erforscht ein internationales
Team beim Großexperiment CLOUD
am europäischen Kernforschungszentrum
CERN bei Genf die molekularen
Mechanismen der Neubildung von Partikeln
aus atmosphärischen Gasen, aus
denen sich Kondensationskeime für
Wolken bilden. In einer aktuellen Studie
in der Fachzeitschrift Nature zeigen die
Wissenschaftler*innen, dass die Anwesenheit
von Ammoniak in der oberen
Troposphäre zur verstärkten Bildung von
Partikeln führen kann.
Mehr Wolkenbildung
Die obere Troposphäre spielt eine wichtige
Rolle im Klimasystem. Gerade hier
haben bereits geringe Veränderungen
der Zusammensetzung erheblichen Einfluss
auf den Strahlungshaushalt der
Erde. Bilden sich hier neue Partikel, entstehen
daraus auch mehr Wolken. „Die
Vorläufergase, die diesen Prozess der
Partikelbildung antreiben, sind jedoch
nicht gut verstanden“, betont Armin
Hansel vom Institut für Ionenphysik
und Angewandte Physik der Universität
Innsbruck, einer der Mitautor*innen
der aktuellen Studie. „Mit Experimenten,
die unter den Bedingungen der oberen
Troposphäre in der CLOUD-Kammer
am CERN durchgeführt wurden, konnten
wir nun zeigen, dass Salpetersäure,
Schwefelsäure und Ammoniak gemeinsam
Partikel bilden, und zwar mit einer
Geschwindigkeit, die um Größenordnungen
schneller ist, als wenn nur zwei
der drei Komponenten miteinander reagieren“,
schildert Hansel.
Modellrechnungen bestätigen, dass
Ammoniak während des asiatischen
Monsuns in großen Mengen in die obere
Atmosphäre gelangt, dort mit Salpetersäure,
die lokal durch Blitze entsteht, zusammen
mit nur Spuren von Schwefelsäure
rasch zur Bildung von Partikeln
führt. Dadurch entstehen bei den kühlen
Temperaturen der oberen Troposphäre
Eispartikel, die sich über die nördliche
Hemisphäre ausbreiten können. Die
meis ten Ammoniakemissionen in Südasien
stammen aus der Landwirtschaft
und hier vor allem aus der vermehrten
Verwendung von Kunstdünger neben
der natürlichen Düngung mit Mist.
38
zukunft forschung 01/22
Fotos: Unsplash / Pero Kalimero, CERN