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Samstag, 18.11.2017
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Mehr Blitze durch Schiffsabgase

Feinstaub aus Schiffsschornsteinen lässt es über Schiffsrouten doppelt so häufig blitzen

Blitzende Spuren: Der Feinstaub aus Schiffsschornsteinen verstärkt Blitze und Gewitter. Dadurch blitzt es über vielbefahrenen Schifffahrtsrouten doppelt so häufig wie in angrenzenden Gebieten, wie eine Studie enthüllt. Der Grund dafür: Die Abgaspartikel fördern die Bildung kleiner Eiskristalle und verstärken damit die elektrische Spannung in der Gewitterwolke. Dieser Effekt der Feinstaub-Emissionen könnte – bisher unerkannt - auch über Land auftreten, wie die Forscher berichten.
Blitz hinter einem Flugzeugträger in der Straße von Malakka im Indischen Ozean. Über solchen vielbefahrenen Routen blitzt es doppelt so häufig wie anderswo überd em Meer.

Blitz hinter einem Flugzeugträger in der Straße von Malakka im Indischen Ozean. Über solchen vielbefahrenen Routen blitzt es doppelt so häufig wie anderswo überd em Meer.

Ob Frachtschiffe, Kreuzfahrten oder Tanker: Der weltweite Schiffsverkehr nimmt zu. Allein auf der Ostsee sind täglich bis zu 2.000 Schiffe unterwegs, auf viel befahrenen Routen in Asien können es noch mehr sein. Eines der Probleme dabei: Die Schiffe fahren meist mit Schweröl und stoßen daher große Mengen Abgase und Feinstaub aus. Diese Nanopartikel jedoch haben beträchtliche negative Auswirkungen für Umwelt und Gesundheit.

Muster gehäufter Blitze


Jetzt zeigt sich: Diese Schiffsabgase beeinflussen und verändern sogar direkt das Wetter, wie Joel Thornton von der University of Washington und seine Kollegen entdeckt haben. Für ihre Studie haben Daten eines weltweiten Netzwerks von Blitzsensoren aus der Zeit von 2005 bis 2016 ausgewertet.

Als sie sich dabei anschauten, wie die 1,5 Milliarden Blitze auf der Erde verteilt waren, fiel ihnen etwas Seltsames auf: In manchen Meeresgebieten, wie beispielsweise dem Indischen Ozean, schienen die Blitze ein Linienmuster zu bilden. Es zeigten sich Zonen besonders hoher Blitzhäufigkeit, die teilweise fast in gerade Linie über den Ozean liefen. Eine begann beispielsweise in der Straße von Malakka zwischen Malaysia und Sumatra und zog dann quer über den Indischen Ozean bis vor die Südspitze Indiens.


Durchschnittliche Blitzhäufigkeit im Indischen Ozean (oben) und Aerosol-Ausstoß entlang der Schiffsrouten im gleichen Gebiet.

Durchschnittliche Blitzhäufigkeit im Indischen Ozean (oben) und Aerosol-Ausstoß entlang der Schiffsrouten im gleichen Gebiet.

Doppelt so viele Blitze über Schiffsrouten


Aber warum? Die Wissenschaftler prüften Temperaturen, Luftströmungen und andere Wetterparameter, ohne zunächst auf eine Ursache zu stoßen. Dann hatte Thornton eine Idee: Er verglich die Blitzkarte mit einer Karte der weltweiten Schifffahrtsrouten. "Als wir die Blitzhotspots und die Schiffsrouten übereinanderlegten, war es ziemlich offensichtlich, dass beide räumlich übereinstimmten", berichtet er.

Der Vergleich ergab, dass es über den Schifffahrtsrouten doppelt so oft blitzte wie in angrenzenden Meeresgebieten mit gleichem Klima aber kaum Schiffsverkehr. "Die Blitzhäufigkeit ist über den Schifffahrtsrouten damit klar und anhaltend erhöht", konstatieren die Forscher. Und nicht nur das: Je stärker der Schiffsverkehr im Laufe der Jahre wurde, desto mehr stieg auch die Blitzhäufigkeit.

Mehr Eiskristalle


Was aber ist die Ursache? Nähere Untersuchungen der Gewitterwolken deuteten auf den Feinstaub der Schiffsabgase als "Täter" hin, wie die Forscher berichten. Die winzigen Partikel steigen in die Atmosphäre auf und fördern dort die Kondensation von Wasserdampf. Statt weniger größerer Wassertropfen bilden sich dadurch vermehrt sehr kleine Wassertröpfchen. Diese werden durch die starken Aufwinde und Turbulenzen in der Wolke besonders weit in die Höhe gerissen.

Dadurch jedoch bilden sich den oberen Zonen dieser Gewitterwolken besonders viele Eiskristalle. Diese führen durch Kollisionen zu einer statischen Aufladung und verstärken so die Ladungsunterschiede innerhalb der Gewitterwolke. Wird diese Spannung zu groß, entlädt sie sich in einem Blitz. Genau dieser Prozess wird durch den vermehrten Feinstaub verstärkt, wie Thornton und seine Kollegen erklären.

Feinstaub verändert die Physik in den Gewitterwolken

Feinstaub verändert die Physik in den Gewitterwolken

"Eindeutiger Zusammenhang"


"Das ist eines der eindeutigsten Beispiele dafür, wie der Mensch die Intensität von Gewitterprozessen auf der Erde durch die Emission von Feinstaub verändert", sagt Thornton. "Selbst kleinste Zunahmen der auf menschliche Aktivitäten zurückgehenden Aerosolpartikel könnten demnach substanzielle Auswirkungen auf die Gewitterintensität und Blitze haben." Nach Ansicht der Forscher gilt dies wahrscheinlich nicht nur für Schiffsabgase, sondern auch für Feinstaub-Emissionen an Land.

"Damit haben wir zum ersten Mal buchstäblich einen noch rauchenden Colt", kommentiert der nicht an der Studie beteiligte Daniel Rosenfeld von der Universität Jerusalem. "Die Studie belegt auf unwiderlegbare Weise den Zusammenhang zwischen den anthropogenen Emissionen – in diesem Fall von Schiffsmotoren – auf hohe, konvektive Wolken." (Geophysical Research Letters, 2017; doi: 10.1002/2017GL074982)
(American Geophysical Union, 11.09.2017 - NPO)
 
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