Bäume sind viel besser bei der Kühlung des Klimas als wir dachten

Bäume sind viel besser bei der Kühlung des Klimas als wir dachten

Die vorindustrielle Atmosphäre enthielt mehr Teilchen und so hellere Wolken, als wir bisher dachten. Dies ist das neueste Feststellung des CLOUD-Experiments, einer Zusammenarbeit zwischen 80-Wissenschaftlern im Teilchenphysik-Labor des CERN in der Nähe von Genf. Es verändert unser Verständnis darüber, was in der Atmosphäre war, bevor die Menschen begannen, Umweltverschmutzung hinzuzufügen - und wie es in der Zukunft wieder sein könnte.

Die meisten Wolkentröpfchen benötigen winzige Partikel in der Luft, die als "Samen" für ihre Bildung und ihr Wachstum dienen. Wenn eine Wolke mehr dieser Samen und somit mehr Tröpfchen enthält, wird sie heller erscheinen und mehr Sonnenlicht von der Erdoberfläche reflektieren. Dies wiederum kann das Klima abkühlen. Daher ist es wichtig, die Anzahl und Größe der Teilchen in der Atmosphäre zu verstehen, um nicht nur zu prognostizieren, wie hell und reflektierend die Wolken des Planeten sind, sondern auch welche globalen Temperaturen herrschen.

Heute stammt etwa die Hälfte dieser Partikel aus natürlichen Quellen. Dazu gehören Staub vom Boden, Vulkane, Waldbrände, die Ruß bilden, oder Sprühwasser, das in der Luft verdunstet und dabei winzige Salzkonzentrationen in der Atmosphäre zurücklässt.

Viele luftgetragene Partikel entstehen auch, wenn wir fossile Brennstoffe verbrennen. Dies erzeugt Ruß, aber auch Schwefeldioxidgas, das in der Atmosphäre in Schwefelsäure umgewandelt wird. Neben saurem Regen können Schwefelsäuremoleküle aneinander haften und in Teilchen wachsen. Andere Moleküle mögen Ammoniak oft helfen die Schwefelsäuremoleküle zusammen zu kleben, und insgesamt bildet sich dieser Prozess ungefähr die Hälfte der Wolken, die Partikel in der heutigen Atmosphäre säen.

Die CLOUD Experiment am CERN hat auch kürzlich entdeckt Gase, die von Bäumen emittiert werden können zusammenhalten, um neue Samen für Wolken in der Atmosphäre zu bilden - ohne Hilfe von anderen Schadstoffen, wie früher angenommen wurde. Wissenschaftler hatten geglaubt, dass die Wolkensamen Schwefelsäure (oft gemischt mit anderen Verbindungen) oder Jodmoleküle benötigen, um zusammen zu haften, um den Prozess zu initiieren.

In unserer neuen Follow-up-Studie, veröffentlicht in PNASWir haben mit anderen Wissenschaftlern von CLOUD zusammengearbeitet, um diesen Prozess in der Atmosphäre zu simulieren. Unsere Arbeit legt nahe, dass Bäume auch heute noch einen großen Teil der Wolkensamen in den saubersten Waldgebieten der Welt produzieren.

Simulationen der Atmosphäre vor der Verbrennung fossiler Brennstoffe begannen ernsthaft und die industrielle Revolution begann (in der Klimaforschung definiert als das Jahr 1750) weniger Teilchen vorauszusagen als heute. Mit weniger Partikeln hätten die Wolken sauberer weniger Sonnenenergie reflektiert, und hätten sie vielleicht sogar etwas grauer ausgesehen.

Das CLOUD-Experiment

Die Fähigkeit der Gase von Bäumen (Terpene), Partikel zu erzeugen, wurde erstmals in 1960 zur Erklärung vorgeschlagen blaue Trübungen gesehen über Wälder in abgelegenen Gebieten. Viele Laborexperimente haben sich seitdem bestätigt Terpene kann helfen zu bilden neue Teilchen, aber bis vor kurzem wurde das gedacht andere Schadstoffe wie Schwefelsäure waren erforderlich.

Ein Großteil der jüngsten Fortschritte in diesem Bereich ist dem CLOUD-Experiment zu verdanken: einem Edelstahlzylinder von etwa drei Metern Durchmesser und drei Metern Höhe. Gase werden in den Zylinder eingespritzt, wo sie wie in der Atmosphäre reagieren und dann zu Teilchen zusammenkleben. Modernste Instrumente zählen die Gasmoleküle und Partikel in der Kammer. Wir untersuchen, wie sich die Anzahl neuer Teilchen, die sich jede Sekunde bilden, ändert, wenn wir die Menge der klebrigen Gase im Zylinder erhöhen.

Was bedeutet das für die Atmosphäre?

In der heutigen Atmosphäre gibt es so viel Schwefelsäure, dass es schwierig ist zu messen, wie viel anderes zur Bildung neuer Teilchen und so zu den Wolken beiträgt. Unsere neue Simulation mit den CLOUD-Ergebnissen zeigt jedoch, dass Terpene in der saubereren Atmosphäre vor einigen hundert Jahren sehr wichtig waren. Die Computermodellierung legt nahe, dass die Schätzungen der Partikelkonzentrationen in der saubereren vorindustriellen Atmosphäre erhöht werden sollten, während unsere Schätzungen der heutigen Konzentrationen größtenteils unverändert sind.

Es ist schwierig, in diesem frühen Stadium genaue Vorhersagen zu treffen, da nicht alle komplizierten chemischen Prozesse verstanden werden. Die neuen Ergebnisse könnten jedoch wichtig sein, da mehr Partikel in der Atmosphäre mehr reflektierende Wolken und ein kühleres Klima bedeuten.

Verschmutzung maskiert den Klimawandel

Im letzten Jahrhundert hat die Abkühlung aufgrund der zunehmenden Anzahl von Partikeln in der Atmosphäre einen Teil der Erwärmung aufgrund des steigenden Kohlendioxidgehalts kompensiert oder maskiert. Unsere Simulationen deuten darauf hin, dass diese zusätzliche Kühlung möglicherweise nicht so stark war, wie bisher angenommen.

Es gab kürzlich waren Sorgen Wenn wir gemeinsam die Luftqualität auf der ganzen Welt verbessern, indem wir weniger Partikel in die Atmosphäre emittieren, werden wir auch die Fähigkeit der Partikel reduzieren, als Wolkensamen zu wirken und einen kühlenden Effekt zu haben.

Während unsere Simulationen noch ziemlich unsicher sind, deutet die potenzielle Bedeutung dieses neuen Verfahrens darauf hin, dass natürliche Verbindungen wieder wichtiger werden könnten, wenn wir die Verschmutzung durch Verbrennung und andere Quellen reduzieren. Indem Bäume helfen, Wolkensamen von der Luftverschmutzung zu ersetzen, können sie uns helfen, den globalen Temperaturanstieg zu begrenzen.

Über den Autor

Hamish Gordon, wissenschaftlicher Mitarbeiter in amosphärischer Wissenschaft, University of Leeds

Cat Scott, Forschungsstipendiat für Atmosphärenforschung, University of Leeds

Dieser Artikel wurde ursprünglich veröffentlicht am Das Gespräch.. Lies das Original Artikel.

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