Ultrafeine Partikel sind mitverantwortlich für Starkregen oder Dürre

Eine Gruppe von Forschern vermutet, dass nicht allein die durch Treibhausgase verursachte Klimaerwärmung verantwortlich für die Veränderung von Starkregen oder Dürren ist. In ihrer Analyse (Scientific Reports) gehen sie davon aus, dass neben der Erwärmung auch ultrafeine Partikel in der Luft verantwortlich für Änderungen im hydrologischen Kreislauf sind.

Diese Änderungen in den letzten Dekaden zeigen sich durch räumliche und zeitliche Änderungen des Niederschlags oder er bleibt ganz aus. Die Folgen sind also eine Reduktion des jährlichen Niederschlags, längere Dürreperioden oder zu viel Niederschlag sowie Überschwemmungen.

Pro 1°C globaler Erwärmung kann die Atmosphäre rund 7% mehr Wasserdampf aufnehmen. Dieser zusätzliche Wasserdampf agiert als Reservoir für latente Wärme und kann so konvektive Prozesse verstärken. Was am Ende zu einer Verstärkung von Starkregenereignissen führen kann. Allerdings sehen die Wissenschaftler aufgrund der homogenen Verteilung von Treibhausgasen wie CO₂ nicht die volle Erklärung in der hohen Variabilität der Extremereignisse.

Ultrafeine Partikel als mögliche Ursache

Die Forscher sehen einen weiteren möglichen Kandidaten: Ultrafeine Partikel. Partikel in der Luft, auch Aerosole genannt, entstehen entweder durch direkte Emissionen (aufgewirbelter Sand beispielsweise oder Bremsstaub) oder durch eine Umwandlung von gasförmigen Molekülen, die aneinander haften (Gas-Partikel-Umwandlung).

So können Partikel bei der Verbrennung von fossilen Brennstoffen entstehen. Ultrafeine Partikel entstehen vor allem in Anlagen mit Abgasreinigung, wie sie in Kraftwerken, Raffinerien, sowie dem Schiffsverkehr eingesetzt werden. Durch Reinigungsanlagen wurden zwar der gröbere Feinstaub reduziert und Stickoxide (NOx) gebunden, allerdings gelangen eine Unmenge an ultrafeinen Partikeln in die Atmosphäre.

Durch ihre Eigenschaften haben die Partikel eine zu Treibhausgasen sehr kurze Lebensdauer in der Atmosphäre und sind daher sehr inhomogen verteilt. Aufgrund ihrer ungleichen Verteilung und den Einfluss auf Wolken sehen die Forscher einen möglichen Kandidaten, um die Extremereignisse zu erklären.

Eine Frage der Größe

Die ultafreinen Partikel (auch Nano-Partikel) sind wahnsinnig klein und mit dem menschlichen Auge nicht erkennbar. Die Partikel sind kleiner als 100 Nanometer. Zum Vergleich: ein durchschnittliches Haar hat ungefähr 0,05 Millimeter, also 50000 Nanometer.

Aerosole dienen als Wolkenkondensationskeime (normalerweise rund 100 bis 200 Nanometer), auf denen mit der Zeit immer mehr Wasserdampf kondensiert und wachsen dadurch zu Wolkentropfen heran. Durch Kollision wachsen diese zu Regentropfen und haben dann eine Größe von rund einem Millimeter (das wären 1000000 Nanometer, also 5000 mal größer als beim Ausgangspunkt).

Ultrafeine Partikel

Aber die ultrafeinen Partikel sind so klein, dass sie eine ganz andere Auswirkung auf den weiteren Verlauf von Wolken und deren Niederschlagsverhalten haben. Sie sind so klein, dass ihre Oberfläche so stark gekrümmt ist und mehr Wasser verdunstet als darauf kondensieren kann. Das bedeutet im Umkehrschluss, dass der Wasserdampf viel länger in der Atmosphäre verbleibt und der Regen zunächst unterdrückt wird. Der extra Wasserdampf in der Atmosphäre kann als zusätzliches Energiereservoir dienen und so zum Beispiel Starkregenereignisse begünstigen. Allerdings an einem weiter entfernten Ort. In einem Gebiet regnet es dadurch weniger, im anderen hingegen mehr.

Den Einfluss sehen die Forscher zum Beispiel im Mittelmeerraum, wo der Anteil von ultrafeinen Partikeln stark angewachsen ist. Gleichzeitig gibt es hier im selben Zeitraum starke Veränderungen im hydrologischen Kreislauf. Aber auch andere Gegenden würden einen Trend rückläufiger Gesamtniederschläge zeigen, in denen gleichzeitig ein Anstieg der ultrafeinen Partikel gemessen wurde.