Wie Monsunwinde den Klimawandel beeinflussen, indem sie Schadstoffe in die obere Atmosphäre transportieren

Während der asiatische Monsun Regen bringt, der für die Agrarwirtschaft der riesigen Region lebenswichtig ist, ist er auch dafür bekannt, chemische Schadstoffe in die obere Atmosphäre zu saugen, die den Klimawandel beschleunigen.

Wissenschaftler warten gespannt auf die Ergebnisse eines von den USA geleiteten internationalen Projekts, das versucht, frühere Ergebnisse zu bestätigen, die in veröffentlicht wurden Wissenschaft dass durch menschliche Aktivitäten erzeugte Schadstoffe durch das Monsunsystem nach oben transportiert werden und die Atmosphärenchemie beeinflussen und wiederum das Klima verändern.

Atmosphärenchemie ist die Untersuchung der Bestandteile planetarer Atmosphären, zu denen die Troposphäre – die erdnächste Schicht der Atmosphäre – die Stratosphäre und andere Schichten der oberen Atmosphäre gehören.

Laura Pan ist eine Hauptforscherin des Projekts und Wissenschaftlerin am US National Center for Atmospheric Research, das zusammen mit der National Aeronautics and Space Administration (NASA) das Asian Summer Monsoon Chemical and Climate Impact Project (ACCLIP) leitet.

ACCLIP untersucht, wie sich Gas- und Aerosolemissionen auf die globale Chemie und das Klima auswirken.

„In den letzten Jahrzehnten haben Satelliten gezeigt, dass der Monsun etwa 16 Kilometer über der Erde eine deutliche Schicht aus Chemikalien erzeugt, aber wir wissen sehr wenig über ihre Zusammensetzung und Entwicklung“, sagte Pan gegenüber SciDev.Net.

„ACCLIP wird uns die Möglichkeit geben, zu probieren, was dort ist, aber wir wissen, dass es unabhängig von seiner Zusammensetzung mit dem Klima in Verbindung steht.“

Den Himmel studieren

An dem einmonatigen Projekt sind Wissenschaftler aus Korea, Japan, Italien und Deutschland beteiligt, die sich auf die starke Zirkulation des Monsuns konzentrieren und die chemischen Schadstoffe untersuchen werden, die nach oben in die höhere Atmosphäre gezogen werden, wo sie den Niederschlag über Asien auf unterschiedliche Weise beeinflussen – führend sowohl bei Überschwemmungen als auch bei Dürren.

Forscher werden mit Flugzeugen, die auf dem US-Luftwaffenstützpunkt in Südkorea stationiert sind, durch Gebiete mit der schlechtesten Luftqualität fliegen – wo zufällig der asiatische Monsun auftritt. Wissenschaftler glauben, dass, während der Regen nach unten strömt, eine Vielzahl chemischer Schadstoffe von Windsystemen in die obere Atmosphäre gesaugt werden und dass ihre Reaktionen miteinander mit dem Klimawandel zusammenhängen.

Beweise dafür, dass der südasiatische Monsun Schadstoffe bis in die Stratosphäre transportiert, wurden erstmals 2015 verfügbar, als ein ähnliches Experiment mit Forschungsflugzeugen, die in Verschmutzungs-Hotspots flogen, vom in Deutschland ansässigen Max-Planck-Institut für Chemie, dem Karlsruher Institut für Technologie, durchgeführt wurde und das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt.

Die angehobene Luft enthält neben natürlichen biologischen Prozessen verschiedene Chemikalien und Aerosole, die durch Industrie, Landwirtschaft, Fahrzeugemissionen und andere vom Menschen verursachte Aktivitäten erzeugt werden.

„Bislang durchgeführte Untersuchungen zeigen, dass der asiatische Sommermonsun Schadgase und Aerosole aus der Grenzschicht Asiens in die obere Atmosphäre hebt. Ein Teil dieser Schadstoffe wird höher in die Stratosphäre und in Form horizontal in den Westpazifik und nach Westafrika transportiert von Wirbeln“, sagt Suvarna Fadnavis vom Indian Institute of Tropical Meteorology in Pune gegenüber SciDev.Net.

„Diese Schadgase und Aerosole beeinflussen das Strahlungsgleichgewicht und die chemische Zusammensetzung der oberen Troposphäre und der unteren Stratosphäre (obere Atmosphäre).“

Monsun messen

Lockdowns während der COVID-19-Pandemie brachten laut a 2021 den Industrie- und Straßenverkehr vorübergehend zum Erliegen, reduzierten die Entstehung von Schadstoffen und beeinträchtigten den Monsun Umweltforschungsbriefe lernen. Forscher fanden heraus, dass die Niederschläge über Südasien zunahmen, das in den letzten Jahrzehnten mit Wasserknappheit konfrontiert war.

In Südasien, Ostasien und Westafrika wurde einem Anstieg des Monsunregens aufgrund der globalen Erwärmung durch einen Rückgang des Monsunregens aufgrund der Abkühlung durch vom Menschen verursachte Aerosolemissionen im 20. Jahrhundert entgegengewirkt, so ein Bericht des Zwischenstaatlichen Ausschusses der Vereinten Nationen Klimawandel (IPCC).

„Wissenschaftler waren daran interessiert zu wissen, ob die Schadstoffe an der Oberfläche während des starken Aufstiegs während des Monsuns die Stratosphäre erreichen, und dieses Projekt könnte sich als hilfreich erweisen“, sagt Jayaraman Srinivasan, ein angesehener Wissenschaftler am Divecha Center for Climate Change und Honorarprofessor am Indian Institute of Science, Bangalore’s Center for Atmospheric and Oceanic Sciences.

Fadnavis sagt, dass das ACCLIP-Projekt helfen kann, die „Verbindungen des unbekannten Musters des asiatischen Sommermonsuns mit chemischen Veränderungen, die in höheren Lagen über der asiatisch-pazifischen Region auftreten, und die Auswirkungen auf Monsunniederschläge, extreme oder Dürren, Eiswolken und Temperaturänderungen zu verstehen etc.“

Jayanarayanan Kuttippurath, Klimawissenschaftler am Center for Oceans, Rivers, Atmosphere and Land Sciences, Indian Institute of Technology, Kharagpur, sagt, dass Windsysteme, die Schadstoffe und Feuchtigkeit transportieren, ein Problem für ostasiatische und südasiatische Länder darstellen.

„Das ist besonders wichtig für Regionen wie die Indo-Gangetische Ebene, wo die Luftverschmutzung sehr hoch ist – die urbanen Regionen sind bereits große Hitzeinseln und eine zusätzliche Erwärmung würde das Leben in den Städten noch miserabler machen“, sagt er.

Jüngste Studien identifizierten eine Region mit hoher Aerosolbelastung in der Nähe der Tropopause – der Grenze zwischen der Troposphäre und der Stratosphäre – die als asiatische Tropopause-Aerosolschicht bezeichnet wird. Dies dient auch dazu, Aerosole in die oberen atmosphärischen Schichten zu bewegen, wo hohe Aerosolkonzentrationen den „Strahlungsantrieb“ beeinflussen und die Erdoberfläche kühlen können.

Der Strahlungsantrieb ist ein Maß für die Änderung der Energiebilanz in der Atmosphäre, die von einem „Antriebsmittel“ wie Treibhausgasen und Aerosolen herrührt.

Das Asian Summer Monsoon Chemical and Climate Impact Project wird den Abfluss – den durch einen Sturm erzeugten Wind – der asiatischen Monsunzirkulation untersuchen, die hauptsächlich in der oberen Troposphäre und Stratosphäre auftritt, sagt Kenneth Jucks, Manager des Upper Atmosphere Research Program bei der NASA .

„Weil wir den Abfluss betrachten, ist es ideal, an der Küste Asiens eingesetzt zu werden, um über dem Pazifik zu beobachten“, sagte Jucks. „Der Abfluss wird von Prozessen beeinflusst, die in weiten Teilen Asiens stattfinden, darunter China, der Himalaya, Nordindien und sogar Südostasien.“

Kuttippurath sagt, dass zuverlässige Messungen aus der oberen Troposphäre und der unteren Stratosphäre schwer zu bekommen waren, und fügt hinzu, dass „diese Art von Kampagne Wissenschaftlern definitiv helfen würde, die Chemie und Dynamik der Region besser zu verstehen“.

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