Tropische Waldbrände beeinflussen globales Klima stärker als bisher vermutet

Science-Beitrag über Troposphären-Belastung durch tropische Verbrennungsgase

Die Brände der tropischen Regenwälder beeinflussen das globale Klima weitaus stärker als bisher angenommen. Die Schadstoffe der Tropenwaldbrände belasten die vermeintliche saubere tropische Luft erheblich – mit Folgen für das globale Klimageschehen. Diese alarmierenden Ergebnisse haben Wissenschaftler der Universität Bremen und des Alfred-Wegener-Instituts Bremerhaven (AWI), Forschungsstelle Potsdam, bei Schiffsexpeditionen im Atlantik herausgefunden. Die Umweltforscher entdeckten über den sauberen Luftmassen der tropischen Ozeane eine Luftschicht, in der sich Verbrennungsprodukte ansammeln – weit entfernt von den Quellen auf dem Festland . Diese Forschungsergebnisse aus der traditionell guten Zusammenarbeit zwischen der Uni Bremen und dem Alfred-Wegener-Institut werden am 11 April in der renommierten amerikanischen Wissenschaftszeitschrift „Science“-Ausgabe veröffentlicht. Dafür verantwortlich sind als Erstautor Professor Justus Notholt vom Institut für Umweltphysik im Fachbereich Physik / Elektrotechnik der Universität Bremen, als Co-Autor Dr. Markus Rex von der Forschungsstelle Potsdam des Alfred-Wegener-Instituts für Polar- und Meeresforschung in Bremerhaven, sowie weitere amerikanische und australische Wissenschaftler.

Bei zwei Atlantikexpeditionen nahmen die Wissenschaftler Messungen an Bord des Forschungsschiffs „Polarstern“ vor. Sie wollten dabei mehr über die geographische Breitenverteilung einiger Luftschadstoffe in der Atmosphäre in Höhen bis zu 30 Kilometern herauszufinden. Als Messmethode diente ihnen die genaue Analyse des Sonnenlichtes; atmosphärische Gase schwächen es unterschiedlich ab. So können mit dieser Methode viele Gase gleichzeitig und in unterschiedlichen Höhenschichten vermessen werden.

Ein Schwerpunkt der Untersuchungen lag auf der äquatorialen oberen Troposphäre, dem Höhenbereich zwischen 14 und 18 Kilometern. Dieser Bereich ist von globaler Bedeutung, da die Luftmassen aus der unteren Atmosphäre diesen Bereich passieren müssen, um in die darüber liegende Stratosphäre, den Höhenbereich von 18 bis 50 Kilometern, zu gelangen. Von dort verteilen sie sich in großer Höhe über den gesamten Globus. Die Wissenschaftler aus Bremen und Potsdam wiesen in der äquatorialen oberen Troposphäre eine Ansammlung von Carbonylsulfid (COS) nach, die 20 – 50 Prozent größer ist als bisher angenommen. Eine Analyse der Windfelder ergab, dass die Luftmassen aus den tropischen Gebieten stammten, in denen eine intensive Verbrennung von Biomassen durch natürliche Savannenbrände oder Brandrodung für Ackerbau stattgefunden hatte.

COS ist ein Bestandteil der stratosphärischen Aerosolschicht, die sich vorwiegend aus kleinen Schwefelsäure- und Wassertröpfchen in 20 – 30 Kilometern Höhe zusammensetzt. Obwohl die Tröpfchen so klein sind, dass sie mit dem bloßen Auge nicht wahrgenommen werden können, sind ihre Auswirkungen beträchtlich. So streuen sie einen Teil des ankommenden Sonnenlichts zurück in den Weltraum und beeinflussen dadurch das Klima. Weiterhin kann auf ihrer Oberfläche eine Vielzahl chemischer Reaktionen ablaufen, die unter anderem zur Zerstörung des Ozons beitragen.

Die vorliegenden Untersuchungen legen nahe, dass Verbrennungsprodukte durch einen Schornsteineffekt im Bereich der Wald- und Steppenbrände direkt bis unter die Tropopause (eine Luftmassengrenze in etwa 18 Kilometern Höhe) aufsteigen, wo sie sich über längere Zeiten anreichern können und dabei von den vorherrschenden Winden um den Äquator verteilt werden. Diese Region direkt unterhalb der tropischen Tropopause steht nur in langsamen Austausch mit anderen Bereichen der Atmosphäre und wird daher zunehmend eigenständig als TTL (tropical tropopause layer) bezeichnet. Sie spielt eine besondere Rolle im Klimasystem der Erde: Die TTL ist weltweit die einzige Gegend, in der Luftmassen aus den unteren Bereichen der Atmosphäre langsam über 18 km hinaus aufsteigen können, dabei in die Stratosphäre (18 – 45 Kilometer Höhe) gelangen und die Ozonschicht erreichen. In der Stratosphäre verteilen sich diese Luftmassen in einer langsamen Zirkulation global: Aufsteigen in den Tropen ist gefolgt von Transport in mittlere und hohe Breiten, wo die Luftmassen wieder absinken. Die neuen Messungen zeigen nun, dass die Luft in der TTL – der Quellregion dieser Zirkulation – entgegen bisheriger Annahmen erheblich verschmutzt ist.

Waldbrände und Brandrodung in den Tropen besitzen damit einen größeren Einfluss auf das Weltklima und die Ozonschicht als bisher angenommen. Die Wissenschaftler befürchten, dass der positive Effekt der Abnahme industrieller Emissionen in der Nordhemisphäre durch eine Zunahme tropischer Brände wieder aufgehoben werden könnte.

Weitere Informationen:

Universität Bremen
Fachbereich Physik / Elektrotechnik
Institut für Umweltphysik
Prof. Dr. Justus Notholt
Tel. 0421- 218 4065

Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung
Forschungsstelle Potsdam
Dr. Markus Rex
Tel. 0174 – 3118070