Ein Unsicherheitsfaktor in Klimamodellen - wissenschaft.de
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Ein Unsicherheitsfaktor in Klimamodellen

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Credit: Thinkstock
Die Verbrennung von Pflanzenmaterial spielt für die Klimaerwärmung eine bedeutende Rolle: Millionen Tonnen kohlenstoffhaltiger Rußpartikel von Wald-, Savannen- und Buschbränden gelangen jedes Jahr in die Atmosphäre und heizen sie auf, indem sie Sonnenlicht absorbieren. Bisher galt vor allem der sogenannte schwarze Kohlenstoff als Hauptverursacher dieses Effekts. Organische Aerosole, die ebenfalls bei der Verbrennung von Biomasse entstehen, schätzten Klimaforscher bisher als eher unbedeutend ein. Eine neue Studie zeigt jetzt jedoch: Auch dieser braune Kohlenstoff trägt erheblich zur globalen Erwärmung bei.

 

Bei der unvollständigen Verbrennung von Biomasse entsteht ein Drittel der globalen Emissionen von schwarzem Kohlenstoff – Gas-Teilchen-Gemische, die zu einem großen Teil aus purem, schwarzem Ruß bestehen. Sie haben die Eigenschaft, viel Sonnenlicht zu absorbieren und auf diese Weise die Atmosphäre zu erhitzen. In Klimamodellen wird schwarzem Kohlenstoff deshalb eine wichtige Rolle für die globale Erwärmung zugeschrieben. Nicht so braunem Kohlenstoff. Auch dieser entsteht zwar in Form von organischen Aerosolen zum Beispiel bei Waldbränden. Weil seine Zusammensetzung jedoch komplexer ist, fällt es Experten schwer einzuschätzen, welchen Einfluss er auf die Klimaerwärmung hat. In den meisten Fällen attestieren sie ihm entweder gar keine oder höchstens moderate Absorptionseigenschaften – und manchmal sogar eine gegenteilige Wirkung: Einige Fachleute gingen bisher davon aus, dass brauner Kohlenstoff unser Klima sogar kühlt, da die Partikel mehr Sonnenlicht zurück in den Weltraum reflektieren als sie an die Erde abgeben.

Laut einer aktuellen Studie ist diese Einschätzung jedoch falsch. Genau wie schwarzer absorbiere auch brauner Kohlenstoff eine bedeutende Menge Licht und Wärme, schreibt ein US-amerikanisches Forscherteam um Rawad Saleh vom Center for Atmospheric Particle Studies der Carnegie Mellon University in Pittsburgh. Demnach kommt braunem Kohlenstoff eine weitaus größere Bedeutung für die Klimaerwärmung zu als die meisten Modelle annehmen.

Einzigartige Absorptionseigenschaften

Für ihre Untersuchungen verbrannten Saleh und Kollegen Pflanzenmaterial unter Laborbedingungen. Verschiedene Gräser und Hölzer setzten sie in der riesigen Verbrennungskammer des Fire Science Laboratory in Missoula den Flammen aus. Dabei testeten die Wissenschaftler verschiedene Verbrennungsbedingungen, um das Verhältnis von schwarzem Kohlenstoff und organischen Aerosolen zu variieren. So war es ihnen später möglich zu bestimmen, wie sich dieses Verhältnis auf die Absorptionseigenschaften des Rauches auswirkt. Die Analysen zeigen: Tatsächlich absorbieren auch die organischen Aerosole Sonnenlicht – in Rauchwolken, in denen zunächst ein höherer Anteil schwarzen Kohlenstoffs vorhanden ist, ist die Absorption besonders hoch. Das Verhältnis von schwarzem Kohlenstoff zu organischen Aerosolen bestimmt damit nicht nur, ob der aufsteigende Rauch eher schwarz, braun, grau oder weiß aussieht. Es beeinflusst auch die Absorptionsfähigkeit der organischen Bestandteile: Diese steigt linear mit dem Verhältnis von schwarzem Kohlenstoff zu organischen Aerosolen in der frischen Rauchwolke. Daraus schließen die Forscher: „Die Bedingungen unvollständiger Verbrennung, die die Entstehung von schwarzem Kohlenstoff fördern, begünstigen offensichtlich auch die Produktion von braunem Kohlenstoff, der sich aus absorbierenden organischen Bestandteilen zusammensetzt.“

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Die absorbierenden Eigenschaften dieser organischen Aerosole sind offensichtlich einzigartig. Das konnten die Forscher mithilfe von Experimenten zeigen, bei denen sie Diesel anstatt Pflanzenmaterial verbrannten. Auch bei diesem Prozess wurden zwar organische Aerosole produziert. Doch diese absorbierten kaum Licht.

Stimmen diese Ergebnisse, dann tragen die bei der Verbrennung von Biomasse entstehenden organischen Aerosole tatsächlich erheblich zur Klimaerwärmung bei. In Zukunft, so schreibt der Meteorologe Nicolas Bellouin in einem Kommentar zur Studie, müssten ihre absorbierenden Eigenschaften in Klimamodellen Beachtung finden. So könne ihr Effekt auf das Klima besser abgeschätzt werden.

Originalarbeit der Forscher:

© wissenschaft.de – Daniela Albat
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