Trotz ihrer geringen Größe spielen Aerosole wie Meersalz, Staub und Asche eine große Rolle bei der Gestaltung von Wetter und Klima. Diese Partikel streuen Licht, dienen als Ausgangspunkt für die Wolkenbildung und können sogar Regenfälle auslösen oder begrenzen. Eine neue Studie von Atmosphärenforschern der University of Hawaii in Mānoa hat ergeben, dass die Küste im Vergleich zum offenen Ozean eine bis zu fünfmal höhere Konzentration an riesigen Meersalzaerosolen produzieren kann und dass Küstenwolken möglicherweise mehr dieser Partikel enthalten als Wolken über dem offenen Ozean – Auswirkungen auf Wolkenbildung und Regen rund um die Hawaii-Inseln.
Die Ergebnisse sind veröffentlicht im Tagebuch Atmosphärenchemie und Physik.
„Aerosol-Wolken-Wechselwirkungen und Niederschläge gehören zu den größten Unsicherheiten bei Prognosen des zukünftigen Klimas“, sagte Katherine Ackerman, Hauptautorin der Studie und Doktorandin der Atmosphärenwissenschaften an der UH Mānoa School of Ocean and Earth Science and Technology (SOEST). „Da Süßwasser für die Nachhaltigkeit des Lebens auf den Hawaii-Inseln von entscheidender Bedeutung ist, ist es unerlässlich, genau vorherzusagen, wo und wie viel es regnen wird, wenn sich unser Klima verändert.“
„Der tägliche Regen aus Cumuluswolken ist entscheidend für die Wiederauffüllung unseres Grundwassers, aber der Übergang von der Wolke zur Regenwolke ist noch wenig verstanden und daher schwer vorherzusagen“, fügte Ackerman hinzu. „Wir hoffen, dass diese Forschung dazu beiträgt, die Vorhersagen über den durch die Passatwind-Cumuluswolken Hawaiis erzeugten Regen zu verbessern, damit wir Hawaii besser auf diese sich verändernde Welt vorbereiten können.“
Alison Nugent, außerordentliche Professorin für Atmosphärenwissenschaften und leitende Autorin der Studie, und ihr Team entwickelten ein leichtes und erschwingliches 3D-gedrucktes Instrument, das die Größenverteilung von Aerosolen misst und nicht nur die Konzentration oder Masse von Aerosolen, wie es bei vielen anderen Methoden der Probenahme der Fall ist. Sie befestigten das Gerät an Drachen, Angelruten und Drohnen, um zu untersuchen, wie sich die Größenverteilung von Riesenmeersalzen in verschiedenen Höhenlagen, an Standorten von der Küste und in einer Vielzahl von Umweltbedingungen unterscheidet.
„Eine regelmäßige In-situ-Beobachtung von Wolken ist aufgrund des Aufwands, der damit verbunden ist, sie zu erreichen, schwierig“, sagte Nugent. „Stattdessen konzentriert sich ein Großteil unserer aktuellen Forschung auf die riesigen Meersalzpartikel, auf denen sich Hawaiis Wolken bilden, und auf das Verständnis der spezifischen Mechanismen, die beeinflussen, wie sie produziert werden und wohin sie nach der Produktion wandern können.“
Verbesserung der Wettervorhersage
An der Küste brechende Wellen erzeugen einen Nebel, der aus Wassertröpfchen und riesigen Meersalzaerosolen besteht. Diese Aerosole werden durch auflandige Winde in Richtung Berge getragen.
„Jeder, der an den windzugewandten Küsten Hawaiis an den Strand geht, hat diese Prozesse wahrscheinlich in Aktion gesehen, auch wenn er sich dessen nicht bewusst war“, sagte Ackerman. „Selbst wenn man sie nicht mehr sehen kann, sind die Partikel immer noch da und bewegen sich mit dem Wind und schließlich bis zu den Wolken.“
„Wir haben die Küste als Hauptquelle riesiger Meersalzaerosole identifiziert, was wichtig ist, um zu verstehen, wie sie unsere Küstenwolken beeinflussen“, fügte Ackerman hinzu. „Aufgrund ihrer Größe fallen sie viel schneller aus der Atmosphäre als andere Aerosoltypen. Daher ist die Identifizierung ihrer Produktionsstandorte sehr wichtig, um ihre möglichen Auswirkungen auf die lokale Atmosphäre zu quantifizieren.“
Die Forscher fanden außerdem heraus, dass die Wellenhöhe der größte Prädiktor für die Konzentration riesiger Meersalzaerosole war.
„Diese Beobachtung fühlt sich intuitiv an – größere Wellen, die sich entlang der Küste brechen, erzeugen mehr Meeresnebel“, sagte Ackerman. „Allerdings nutzen die meisten Computermodelle Windgeschwindigkeiten, um Meersalz-Aerosolkonzentrationen über dem offenen Ozean vorherzusagen, und fast keines erkennt Küstenlinien als zusätzliche Quelle.“
Diese Erkenntnisse können genutzt werden, um die numerische Wettervorhersage der küstennahen Wolkenbildung und der Niederschlagsmuster auf den Hawaii-Inseln zu verbessern.
Mehr Informationen:
Katherine L. Ackerman et al., Mechanismen, die die Größenverteilung riesiger Meersalzaerosole entlang einer tropischen orografischen Küste steuern, Atmosphärenchemie und Physik (2023). DOI: 10.5194/acp-23-13735-2023