Eine aktuelle Studie unter der Leitung des Instituts für Atmosphärenphysik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften wirft neues Licht auf die Frage, wie menschliche Aktivitäten die Zusammensetzung der Atmosphäre im Laufe der Zeit verändert haben. Dabei liegt der Fokus insbesondere auf sekundären organischen Aerosolen (SOA). Diese Aerosole spielen eine bedeutende Rolle für die Luftqualität und den Klimawandel. Daher ist es von entscheidender Bedeutung, ihre Entwicklung von der vorindustriellen Zeit bis heute zu verstehen.
Die Studie, veröffentlicht In Fortschritte in den Atmosphärenwissenschaftenunterstreicht die Notwendigkeit, die Unterschiede im SOA-Niveau zwischen der vorindustriellen Zeit und heute zu quantifizieren, um die Auswirkungen menschlicher Aktivitäten auf die Umwelt genau beurteilen zu können.
SOAs sind winzige Partikel, die sich in der Atmosphäre aus natürlichen und vom Menschen verursachten Emissionen bilden. Sie beeinflussen sowohl das Klima als auch die Luftqualität, und ihre Konzentration hat sich seit der industriellen Revolution dramatisch verändert.
Zwei große Herausforderungen haben in der Vergangenheit genaue SOA-Simulationen behindert.
„Zum einen fehlen historische Daten. Es gibt nur begrenzte Informationen über die Vegetationsbedeckung während der vorindustriellen Zeit, was die Schätzung natürlicher Emissionen erschwert“, erklärt Dr. Chen Xueshun, einer der korrespondierenden Autoren. „Zum anderen gibt es Unsicherheiten bei der Bildung von SOA. Das Verständnis der Entstehung von SOA ist komplex und bestehende Modelle haben Schwierigkeiten, diesen Prozess genau zu erfassen.“
Um diese Hindernisse zu überwinden, integrierte das Forschungsteam fortschrittliche Tools in seine Modelle, darunter das MEGAN-Emissionsmodul und das IAP-AACM-Modell für Atmosphärenchemie. Sie verwendeten ein dynamisches Vegetationsmodell, um die natürlichen Emissionen von Pflanzen zu simulieren, was einen genaueren Vergleich der SOA-Werte zwischen den beiden Zeiträumen ermöglichte.
Die Studie ergab, dass in der vorindustriellen Atmosphäre natürliche Emissionen (biogene SOAs) vorherrschend waren, die vom Menschen verursachten SOAs jedoch seit der industriellen Revolution stark zugenommen haben. Heute machen anthropogene SOAs bis zu 53 % der gesamten SOA-Werte aus, was einen deutlichen Anstieg gegenüber vorindustriellen Zeiten darstellt.
„In der vorindustriellen Zeit waren es vor allem natürliche Quellen, die zur Entstehung von SOA beitrugen. Unsere Erkenntnisse zeigen jedoch, dass menschliche Aktivitäten die SOA-Produktion in der heutigen Zeit stark verstärkt haben, was zu erheblichen Veränderungen der globalen Luftqualität geführt hat“, erklärte Dr. Chen.
In Zukunft will das Forschungsteam die Klimaauswirkungen dieser Aerosole noch genauer untersuchen. „Unser nächster Schritt ist, die Klimaauswirkungen organischer Aerosole zu quantifizieren und die Wechselwirkungen zwischen Vegetation, Luftqualität und Klima zu untersuchen“, sagte Prof. Wang Zifa, ebenfalls korrespondierender Autor der Studie. „Dies wird uns helfen, das gesamte Ausmaß der menschlichen Auswirkungen auf die Umwelt besser zu verstehen.“
Weitere Informationen:
Yingchuan Yang et al, Kontrast in sekundären organischen Aerosolen zwischen der Gegenwart und der vorindustriellen Zeit: Die Bedeutung nichttraditioneller Quellen und die veränderte atmosphärische Oxidationsfähigkeit, Fortschritte in den Atmosphärenwissenschaften (2024). DOI: 10.1007/s00376-024-3281-0