Flüchtige organische Kohlenstoffverbindungen, die aus dem Amazonas-Regenwald stammen, haben laut einer neuen Studie unter Leitung der Universität Helsinki und mit Beteiligung der Forschungsgruppe um Armin Hansel vom Institut für Ionenphysik und Angewandte Physik entscheidenden Anteil an der Bildung von Aerosolpartikeln in der freien Troposphäre der Tropen.
Diese Aerosolpartikel sind für ihre erheblichen Auswirkungen auf das globale Klima bekannt, da sie eine große Zahl von Wolkenkondensationskernen bilden. Deren Ursprung ist jedoch nach wie vor unklar. Die jüngste in der Zeitschrift National Science Review veröffentlichte Forschungsarbeit hat das Vorhandensein schwerflüchtiger organischer Verbindungen in der freien troposphärischen Luft des Amazonas nachgewiesen, was Aufschluss über die Bildung von Aerosolpartikeln in dieser Region gibt.
„Oxidierte organische Moleküle sind der Schlüssel zum Verständnis der Aerosolbildung in nahezu unberührten, vorindustriellen Umgebungen wie der freien Troposphäre in den Tropen“, sagt Federico Bianchi vom Institut für Atmosphären- und Erdsystemforschung der Universität Helsinki, der korrespondierende Autor der Studie. „Aber die Charakterisierung dieser Verbindungen auf molekularer Ebene ist aufgrund ihrer geringen Konzentrationen extrem schwierig, ganz zu schweigen von den Bedingungen in großer Höhe.“
Hier kommt das Know-how der Innsbrucker Forschungsgruppe um Armin Hansel zum Tragen: „Wir können mit unseren Messgeräten kleinste Mengen organischer Spurenstoffe in der Luft messen“, sagt der Physiker.
Messungen auf dem Gipfel des Chacaltaya
Die Forscher fanden heraus, dass die oxidierten organischen Verbindungen, die hauptsächlich aus Molekülen mit 4 bis 5 Kohlenstoffatomen bestehen, in der Gasphase und in Aerosolpartikeln vorhanden waren und mit Isopren aus dem Hunderte von Kilometern entfernten Amazonas-Regenwald in Verbindung stehen. Diese schwerflüchtigen organischen Verbindungen können sich auf neu gebildeten Nanopartikeln ablagern oder kondensieren und spielen möglicherweise eine wichtige Rolle bei der Aerosolbildung in der freien Troposphäre.
„Isopren ein ungesättigter Kohlenwasserstoff mit 5 Kohlenstoffatomen wird von den Pflanzen vor allem in den Tropen in großer Menge emittiert. In Bodennähe unterdrückt Isopren die Partikelneubildung, gelangt Isopren durch Konvektion in die obere Atmosphäre scheint es dort die Partikelneubildung entscheidend voranzutreiben“, sagt Armin Hansel. „Flugzeug gestützte Studien haben schon früher gezeigt, dass im Konvektiven ‚Outflow‘ in der oberen Atmosphäre über den Tropen eine große Anzahl neuer Partikel entstehen. Unsere Studie hat erstmals die Oxidationsprodukte chemisch analysiert und Isopren als wichtiges Vorläufergas entschlüsselt“, sagt Armin Hansel.
Die Atmosphärenforscher:innen führen Feldmessungen an der Station Chacaltaya in Bolivien durch, einer Global Atmosphere Watch-Station, die in der Nähe von La Paz laufend zahlreiche Parameter misst. Die Station befindet sich am Rande des Amazonas-Regenwaldes, in der Nähe des Gipfels eines 5.240 Meter hohen Berges und ist gleichzeitig das höchstgelegene Atmosphärenlabor der Welt.
(Red./University of Helsinki)
Publikation
Oxidized organic molecules in the tropical free troposphere over Amazonia. Qiaozhi Zha, Diego Aliaga, Radovan Krejci, Victoria Sinclair, Cheng Wu, Giancarlo Ciarelli, Wiebke Scholz, Liine Heikkinen, Eva Partoll, Yvette Gramlich, Wei Huang, Wei Huang, Markus Leiminger, Joonas Enroth, Otso Peräkylä, Runlong Cai, Xuemeng Chen, Alkuin Maximilian Koenig, Fernando Velarde, Isabel Moreno, Tuukka Petäjä, Paulo Artaxo, Paolo Laj, Armin Hansel, Samara Carbone, Markku Kulmala, Marcos Andrade, Douglas Worsnop, Claudia Mohr, Federico Bianchi. National Science Review, nwad138, DOI: 10.1093/nsr/nwad138