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Die Antarktische Halbinsel ist die Region auf dem gefrorenen Kontinent, der der Klimawandel am stärksten zusetzt. Der Anstieg der Lufttemperatur war hier in den letzen 50 Jahren global gesehen mit am größten. Doch obwohl die Antarktische Halbinsel seit Jahrzehnten im Zentrum der Klimaforschung steht, war eine Prognose über den Verlauf des Temperaturanstiegs für Experten schwierig. Der Einfluss von natürlichen Aerosolen und Wolken auf die Menge des von der Erde absorbierten Sonnenlichts und auf die in den Weltraum zurückgestrahlte Energie war weitgehend unbekannt. Laut einer neuen Studie haben Wissenschaftler nun eine natürliche Quelle für Partikel entdeckt, die für Wolkenbildung in der Region mitverantwortlich sind und so zum Temperaturanstieg beitragen.
Wolkenbildung findet dann statt, wenn Partikel in der Atmosphäre vorhanden sind, die als Kondensationskerne dienen. Um diese Partikel herum, die typischerweise eine Größe von 0,2 Mikrometer haben, kondensiert bei entsprechender Luftfeuchtigkeit Wasserdampf und Wassertröpfchen bilden sich, die sich wiederum zu Wolken formieren. In der Region um die Antarktische Halbinsel wird der Großteil der neuen Partikel offenbar in Luftmassen gebildet, die aus dem Weddellmeer stammen, wie Wissenschaftler bei Untersuchungen herausfanden. Das teilweise eisbedeckte Weddellmeer ist eine bedeutende Quelle für Schwefelgase und Alkylamine (Ammoniak-Derivate), die für das ‘Impfen’ der Partikel verantwortlich sind.
Für die neue, im Fachjournal Nature Geoscience veröffentlichte Studie untersuchte ein internationales Team von Wissenschaftlern der University of Birmingham, des Institute of Marine Science, Barcelona, Spanien, und der King Abdulaziz University, Jeddah, Saudi-Arabien, die Neubildung von Partikeln im Sommer im offenen Ozean und an der Küste der Antarktischen Halbinsel. Die Studie zeigt, dass für die Bildung neuer Partikel im Bereich der nördlichen Antarktischen Halbinsel erhöhte Konzentrationen von Schwefelsäure und Alkylaminen entscheidend sind. Dieser neu entdeckte Bildungsweg ist laut der Forscher effizienter als die bisher beobachteten. Höhere Konzentrationen anderer chemischer Verbindungen trugen dagegen nicht zu messbarer Partikelbildung bei.
«Die Neubildung von Partikeln ist global gesehen eine der Hauptquellen für Aerosolpartikel und Wolkenkondensationskerne. Dieser bisher übersehene Weg der natürlichen Aerosolbildung könnte sich als Schlüsselwerkzeug für die Vorhersage des zukünftigen Klimas in den Polarregionen erweisen.»Roy Harrison OBE, Professor für Umweltgesundheit an der University of Birmingham und Co-Autor der Studie
Wie Roy Harrison erklärt, liegt der Schlüssel zur Ergründung des Klimawandels in der Antarktis in der Untersuchung von Partikeln, die in der Atmosphäre durch die chemische Reaktion von Gasen entstehen. Die sich dadurch bildenden Wolken reflektieren die Ausstrahlung der Erde zurück, was zur Erwärmung der unteren Atmosphäre führt. In der Region um die Antarktische Halbinsel sind vor allem die Schwefelsäure-Amin-Verbindungen dafür verantwortlich. Antarktische Gewässer mit hohem Meereisanteil, wie das Weddellmeer, sind besonders reich an Aminen.
Aerosolpartikel und Wolkenkondensationskerne entstehen global betrachtet hauptsächlich durch die Neubildung von Partikeln und bisherige Studien deuten darauf hin, dass natürliche Aerosole überproportional zur globalen Erwärmung beitragen.
Julia Hager, PolarJournal
Link zur Studie: James Brean, Manuel Dall’Osto, Rafel Simó, Zongbo Shi, David C. S. Beddows, Roy M. Harrison. Open ocean and coastal new particle formation from sulfuric acid and amines around the Antarctic Peninsula. Nature Geoscience, 2021; DOI: 10.1038/s41561-021-00751-y