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Wetterphänomen Monsun

Die zwei Gesichter des Monsun: Waschmittel und Dreckschleuder zugleich

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„Wir haben außerdem die Hydroxyl-Konzentration analysiert und fanden innerhalb des Antizyklons deutlich höhere Konzentrationen als außerhalb“, so der Max-Planck-Forscher Hartwig Harder, der während der gesamten Expedition dabei war. Das Hydroxyl-Molekül (OH) ist besser als Waschmittel der Atmosphäre bekannt, da es ein sehr reaktives Radikal ist und Schadstoffe effizient oxidiert. Dies hat chemisch zwei Effekte: Zum einen ändern sich ihre Löslichkeit und damit auch ihr Vermögen, sich in bereits bestehenden Schwebepartikeln in der Luft abzulagern, wodurch sie durch Niederschlag leichter aus der Luft ausgewaschen werden. Zum anderen können sich die oxidierten Moleküle aneinanderlagern und so neue Aerosolpartikel bilden. Weil sich der Antizyklon weit ausdehnt und die Partikel verteilt, kann sich dieser Effekt auf das Klima weltweit auswirken.

Mehr Atmosphären-Waschmittel durch Blitze

Primär entsteht das Atmosphären-Waschmittel, wenn Ozon und Wasser durch Sonnenlicht gespalten werden. Nachdem das Radikal mit Schadstoffen reagiert hat, geht es normalerweise verloren. Sind jedoch Stickoxide vorhanden, wird das Radikal recycelt und kann wiederholt reinigen, erklärt der Atmosphärenchemiker Andreas Hofzumahaus vom Forschungszentrum Jülich. Stickoxide entstehen nicht nur bei der Verbrennung von Diesel, sondern auch durch Blitze in der Atmosphäre. Da es die während der Monsungewitter reichlich gibt, bleibt die Selbstreinigungskraft in 15 Kilometer Höhe trotz der Luftverschmutzung erhalten. Den Wissenschaftlern zufolge wird sogar viel mehr OH recycelt als sich primär bildet, denn die OH-Konzentration steigt durch die Blitzaktivität auf das Zwei- bis Dreifache.

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Das heißt also, dass das Klimaphänomen Monsun nicht nur Schadstoffe hoch in die Atmosphäre pumpt, sondern gleichzeitig einen Reinigungsmechanismus bereitstellt, um einen Teil der Schadstoffe wieder zu entfernen.

Bestätigt wurde diese Erklärung durch die Ergebnisse eines etablierten numerischen Modellsystems, das die chemischen Prozesse in der Atmosphäre global abbildet. Anhand dieses Modells lassen sich unter anderem die Konzentrationen einzelner chemischer Verbindungen wie Kohlenmonoxid, Schwefeldioxid, Kohlenwasserstoffe, Stickoxide und auch die des OH-Radikals ermitteln. Letztere sinkt nämlich um einen Faktor zwei bis drei ab, sobald die Wissenschaftler die durch Blitze entstehenden Stickoxide im Modell nicht berücksichtigten.

Da anzunehmen ist, dass die Schadstoffemissionen in der Region in den nächsten Jahren weiter ansteigen, ist es für die Forscher um Jos Lelieveld von Interesse, wie sich das Gesicht des janusköpfigen südasiatischen Monsuns weiterentwickelt: Bleiben Reinigungs- und Transportmechanismus gleichzeitig bestehen oder kippen sie in die eine oder andere Richtung.

Über HALO

Das Forschungsflugzeug HALO ist eine Gemeinschaftsinitiative deutscher Umwelt- und Klimaforschungseinrichtungen. HALO wurde aus Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung, der Helmholtz-Gemeinschaft und der Max-Planck-Gesellschaft beschafft. Der Betrieb von HALO wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft, der Max-Planck-Gesellschaft, dem Forschungszentrum Jülich, dem Karlsruher Institut für Technologie und dem Leibniz-Institut für Troposphärenforschung in Leipzig (TROPOS) getragen. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) ist zugleich Eigner und Betreiber des Flugzeugs.

Originalpublikation: J. Lelieveld, E. Bourtsoukidis, C. Brühl, H. Fischer, H. Fuchs, H. Harder, A. Hofzumahaus, F. Holland, D. Marno, M. Neumaier, A. Pozzer, H. Schlager, J. Williams, A. Zahn, H. Ziereis:The South Asian monsoon – pollution pump and purifier Science, 14. Juni 2018

* Dr. S. Benner: Max-Planck-Institut für Chemie, 55128 Mainz

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