Aerosole
Aerosole sind klimatisch die Gegenspieler der Treibhausgase, da sie auf die bodennahen Luftschichten hauptsächlich abkühlend wirken. Sie entstehen wie Treibhausgase sowohl durch natürliche Vorgänge als auch durch menschliche Aktivitäten. Ursache können Vulkanausbrüche oder Wüstenstürme sein und ähnlich wie bei den Treibhausgasen die Verbrennung von Biomasse und fossilen Brennstoffen. Aerosole besitzen jedoch eine völlig andere Wirkung auf den Strahlungshaushalt der Atmosphäre. Auf die langwellige Wärmestrahlung haben sie so gut wie keinen Einfluss. Sie reflektieren jedoch die Solarstrahlung und absorbieren sie z.T. auch. In der Diskussion um den durch den Menschen gemachten Treibhauseffekt und die künftige Klimaentwicklung spielen Aerosole eine wesentliche Rolle, da ohne sie der globale Temperaturanstieg der letzten Jahrzehnte wahrscheinlich deutlich höher ausgefallen wäre und auch die zukünftige Erwärmung merklich größer sein würde. Aerosole maskieren also den anthropogenen Klimawandel bis zu einem gewissen Grad. Allerdings ist der wissenschaftliche Kenntnisstand über Aerosole und ihre klimatische Wirkung in vieler Hinsicht noch gering.
Größe von Aerosolen
"Aerosol" bedeutet wörtlich "Lösung in Luft" und meint eigentlich ein festes oder flüssiges Teilchen mit der es umgebenden Luft. Gewöhnlich wird der Begriff jedoch nur für das Teilchen selbst verwendet. Atmosphärische Aerosole sind demnach kleine, in der Luft schwebende Teilchen. Sie besitzen einen Durchmesser von etwa 1 nm bis mehr als 10 μm[1] und sind damit mit dem bloßen Auge nicht zu erkennen. Man unterscheidet nach der Größe:[2]
- ultrafeine Partikel mit weniger als 0,1 μm Durchmesser,
- feine Partikel (auch als Akkumulationsmodus bezeichnet) mit 0,1-2,5 μm und
- grobe Partikel mit über 2,5 μm
Umwandlungsprozesse
Aerosole können durch natürliche Vorgänge wie Wind oder Vulkanausbrüche oder durch menschliche Aktivitäten wie die Verbrennung fossiler Energien in die Atmosphäre gelangen. Sie kommen sowohl in der freien Atmosphäre als auch in Wolken vor und unterliegen hier weiteren Umwandlungsprozessen. Sie können koagulieren, d.h. mit anderen Partikeln größere Teilchen bilden, kondensieren, Kondensationskerne von Wolkentröpfchen oder Eiskristallen bilden, sich an Wassertröpfchen anlagern oder chemische Reaktionen durchlaufen. Ihre Zusammensetzung ist daher sehr komplex und variabel. Ein gealtertes Aerosol unterscheidet sich oft gravierend von frisch gebildteten Aerosolen. Besonders Aerosole im Akkumulationsmodus, die häufig aus Koagulation kleinerer Partikel entstanden sind, besitzen eine vom ursprünglichen Aerosol stark abweichende Zusammensetzung und Form. Aerosole können durch Auswaschung (nasse Deposition) oder trockene Ablagerung (trockene Deposition) wieder aus der Atmosphäre entfernt werden.
Verweilzeit in der Atmosphäre
Die atmosphärische Verweilzeit von Aerosolen hängt entscheidend von ihrer Größe ab. Die ultrafeinen Partikel koagulieren innerhalb weniger Stunden mit anderen Teilchen zu größeren Partikeln oder wachsen durch Kondensation. Die Lebensdauer der groben Partikel, vor allem der über 10 μm, beträgt nur Minuten oder Stunden bis einen Tag, da sie verhältnismäßig schnell sedimentieren. Aerosole im sogenannten Akkumulationsmodus besitzen die längste Aufenthaltsdauer in der Atmosphäre. Sie werden in erster Linie durch Niederschlag aus der Atmosphäre entfernt und besitzen im Mittel eine Verweilzeit von ca. einer Woche. Wenn diese Partikel in große Höhen gelangen, z.B. durch Flugzeugabgase oder Vulkanausbrüche bis in die Stratosphäre, ist ihre Lebensdauer allerdings deutlich länger und kann ein bis drei Jahre betragen. Partikel kleiner als 0,2 μm dominieren die Anzahldichte, Partikel mit einem Radius zwischen 0,05 und 1,0 μm die Aerosoloberfläche und damit auch die optischen Eigenschaften, und solche mit Radien zwischen 0,3 und 20 μm die Partikelmasse.
Siehe auch
- ↑ 1 nm = 1 Nanometer = 10-9 m; 1 μm= 1 Mikrometer = 10-6 Meter
- ↑ angelehnt an BUWAL Bundesamt für Umwelt, Wald und Landschaft (2001): PM10 Fragen und Antworten zu Eigenschaften, Emissionen, Immissionen, Auswirkungen, und Maßnahmen, (http://www.umwelt-schweiz.ch/imperia/md/content/luft/fachgebiet/d/463.pdf); die Größeneinteilung der Aerosole ist nicht einheitlich.
