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Donnerstag, 27.07.2017
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Tropische Atmosphäre erforscht

Atmosphärenforscher untersuchen Ursachen des Klimawandels am Äquator

Zwischen den Luftmassen der Tropen und der Polargebiete besteht eine direkte Verbindung, die das globale Klimageschehen nachhaltig beeinflusst. Doch bisher ist über das atmosphärische Geschehen in den Tropen sehr wenig bekannt. Atmosphärenforscher der Universität Bremen und des Alfred-Wegener- Instituts in Bremerhaven haben jetzt im Rahmen einer internationalen Kampagne mit Methoden der Erdfernerkundung die Zusammensetzung und Prozesse in der tropischen Atmosphäre vom Erdboden bis in 30 Kilometer Höhe erfasst.
Messungen mit LIDAR-Messgerät

Messungen mit LIDAR-Messgerät

Mit aufwändigen mathematischen Verfahren werden die Daten jetzt ausgewertet, um Informationen über die Konzentration und den Transport von umweltschädigenden Spurengasen aus den Biomasseverbrennungen, den Wasserdampfgehalt der Atmosphäre, die Stärke der Ozonschicht, die Variabilität der UV-B-Strahlung sowie über die Bildung von Eiswolken (Zirren) zu erhalten. Diese Kenntnisse sind erforderlich, um die weltweite Klimaentwicklung verstehen und vorhersagen zu können - und um vielleicht noch rechtzeitig bei den von Menschen verursachten Klimaproblemen durch geeignete Maßnahmen, wie zum Beispiel denen im Kyoto-Protokoll festgelegten, einzugreifen.

rdumspannender Luftkreislauf


In den Tropen gibt es für die Luftmassen der unteren Atmosphärenschicht, der Troposphäre, quasi einen Kamineffekt. Die Luftmassen steigen aufgrund der sehr hohen Sonneneinstrahlung und der damit verbundenen Erwärmung rasch auf und gelangen von der Troposphäre in die Stratosphäre. Von der tropischen Stratosphäre werden die Luftmassen dann in die mittleren und hohen Breiten transportiert und in den Polargebieten sinken sie ab und treten wieder in die Troposphäre ein. Die Tropen spielen somit eine zentrale Rolle für das globale Klima und es existiert ein direkter Zusammenhang zwischen den Luftmassen der Tropen und der Polargebiete.

Besonders bedeutsam ist der Bereich zwischen der Troposphäre und Stratosphäre. Abgesehen von gezielten Flugzeugkampagnen gab es bislang allerdings nur wenige atmosphärische Messungen im Bereich der Tropen. Im Rahmen des internationalen, von der Europäischen Union geförderten Projektes STAR (Support for Tropical Atmospheric Research) und des von der Helmholtz-Gesellschaft geförderten virtuellen Institutes PEP (Pole - Equator - Pole) wurde in den Tropen kürzlich eine erste Kampagne mit bodengebundenen Fernerkundungsinstrumenten durchgeführt.


Mit aktiven und passiven Methoden ans Ziel


Die Atmosphärenforscher unter Leitung der Professoren Justus Notholt von der Universität Bremen und Otto Schrems vom Alfred-Wegener-Institut in Bremerhaven untersuchten dabei die Zusammensetzung der gesamten tropischen Atmosphäre vom Erdboden bis in 30 km Höhe und darüber hinaus. Dabei kamen sowohl "passive" als auch "aktive" Methoden zum Einsatz.

Bei der "passiven" Methode nutzt man die Abschwächung der Sonnenstrahlung durch die Spurenstoffe in der Atmosphäre aus. Hierfür setzt man hochauflösende Infrarotspektrometer ein. Mit aufwendigen Auswerteverfahren erhält man die Konzentrationen der Spurenstoffe bis in ca. 30 km Höhe. Beim "aktiven" Verfahren, der Lidar-Methode, wird ein Laserstrahl in die Atmosphäre gesendet und das von Molekülen oder Partikeln zurückgestreute Licht liefert die Konzentrationsprofile der zu untersuchenden Substanzen.

Die vom Alfred-Wegener-Institut, Uni Bremen und weiteren Instituten durchgeführte Messkampagne fand bei tropischen Temperaturen, hoher Luftfeuchtigkeit in den Monaten September bis November 2004 in Paramaribo, der Hauptstadt von Surinam statt. Surinam liegt im Norden von Südamerika und grenzt im Osten an Französisch Guyana, im Süden an Brasilien, Guyana im Westen und im Norden an den Atlantischen Ozean.

Spurenstoffen auf der Spur


Gemessen wurden die Konzentration und der Transport von Spurenstoffen in der Atmosphäre, die Variabilität der an der Erdoberfläche ankommenden UV-Strahlung, sowie der Wasserdampfgehalt der Atmosphäre. Gezielt wurden auch die hohen Eiswolken beobachtet, deren Bildung und Einfluss auf den Strahlungshaushalt noch weitgehend unbekannt ist. Derartige Untersuchungen sind zum Verständnis des Strahlungshaushalts und zur Untersuchung des Transportes von Verbrennungsprodukten in der Atmosphäre von großer Bedeutung. Eine weitere Messkampagne wird in der kommenden Trockenzeit im Februar/März
2005 durchgeführt.

Gemeinsam wollen die beteiligten Umwelt-Wissenschaftler anhand einer Kette von Messstationen von der Arktis über mittlere Breiten, die Tropen bis zur Antarktis zusammen mit Modellrechnungen untersuchen, wie die Emissionen klimarelevanter Substanzen in der Atmosphäre transportiert und umgewandelt werden. Derartige Untersuchungen sind zum Beispiel auch im Rahmen des Kyoto-Protokolls wichtig. Die Emissionen von Treibhausgasen (z.B. CO2) sind durch das Kyoto-Protokoll reglementiert. Bis zum Ende der Weltklimakonferenz in Buenos Aires am 16. Dezember 2004 hatten 132 Staaten das Kyoto- Protokoll ratifiziert.
(Universität Bremen, 10.01.2005 - NPO)
 
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