Aerosole und Wolken
Wissenschaftler arbeiten seit Jahrzehnten daran, unser Verständnis atmosphärischer Prozesse zu verbessern. Sie konnten bereits große Fortschritte erzielen, die es uns ermöglichen, künftige Entwicklungen des Erdklimas vorherzusagen. Aber es gibt immer noch einige Blindstellen, die für die Abweichungen zwischen den verschiedenen Modellvorhersagen verantwortlich sind. Wolken und Aerosole tragen am meisten zu diesen Unsicherheiten bei. Es ist seit langem bekannt, dass Aerosole direkt und indirekt Wolken, Wetter und Niederschlag beeinflussen. Ein wichtiger Faktor ist, dass Aerosole Kondensationskerne für die Wolkenbildung liefern. Aber nur sehr wenige Studien haben sich bislang auf das Gegenteil konzentriert: die Frage, wie Wolken die Eigenschaften von Aerosolen verändern.
Deshalb haben Luiz Machado und seine Kollegen diesen Prozess an ATTO untersucht. Konkret untersuchten sie, wie Wetterereignisse die Größenverteilung von Aerosolpartikeln beeinflussen. Sie wollten mehr über die täglichen und saisonalen Zyklen der Aerosolpartikelgrößen erfahren. Außerdem wollten sie die Auswirkungen von Wetterereignissen wie z.B. Gewittern untersuchen.
Zyklische Variabilität
Aerosolmessungen eine ausgeprägte Saisonalität fest. In Übereinstimmung mit früheren Studien beobachteten sie eine viel höhere Konzentration von Aerosolpartikeln in der Trockenzeit gegenüber der Regenzeit. Dies ist wahrscheinlich sowohl auf eine Zunahme feuerbedingter Aerosole (natürliche und menschengemachte) als auch auf eine Veränderung der Windrichtung zurückzuführen, die mehr derartig verschmutzte Luft an den ATTO-Standort bringt.
Darüber hinaus wurde auch ein typischer Tageszyklus bei den Partikelgrößen festgestellt. Die höchste Konzentration an ultrafeinen Partikeln (kleiner als 50 Nanometer) tritt bei Sonnenaufgang auf. Zum Vergleich: Das ist kleiner als ein einzelnes Coronavirus, dessen Größe zwischen 50 und 140 Nanometern liegt. Wenn die Sonne aufgeht, wachsen die Partikel. Folglich nimmt die Konzentration der ultrafeinen Partikel allmählich ab, während die der größeren zunimmt. Dieser Trend hält bis zum Nachmittag an. Dies ist die Tageszeit, in der es in den Tropen häufig regnet, und der Regen entfernt unter anderem die größeren Partikel aus der Atmosphäre und erhöht die Konzentration der kleinen Partikel.
Wetter: Gewitter und Aerosole
Auch wenn der meiste Regen in der Regenzeit fällt, treten Gewitter am häufigsten während des Übergangs von der Regenzeit zur Trockenzeit und umgekehrt auf. Und diese Gewitter mit hoher Blitzaktivität scheinen die Aerosolpartikel in der Atmosphäre erheblich zu beeinflussen. Die Wissenschaftler beobachteten, dass die Zahl der ultrafeinen Partikel etwa ab dem Beginn eines Gewitters zunimmt, 100 Minuten bevor die Blitzaktivität an ATTO ihr Maximum erreicht. Größere Partikel hingegen nehmen ab und fallen während des Höhepunkts des Gewitters auf ein Minimum. Zwei bis drei Stunden danach kehrt sich dieser Trend wieder um.
Der Grund für dieses Verhalten ist noch unklar und das Team kann es mit dem Design dieser Studie nicht klären. Luiz und seine Kollegen stellen jedoch die Hypothese auf, dass der konvektive Sturm mit Abwinden Luft aus höheren Schichten der Atmosphäre nach unten bringen könnte. Diese Luft enthält relativ viele solcher ultrafeinen Partikel und weniger größere. Eine andere oder zusätzliche Möglichkeit ist, dass die Blitzentladungen selbst ultrafeine Partikel erzeugen. Und da Gewitter mit starkem Regen verbunden sind, werden dadurch wahrscheinlich Partikel aus der Atmosphäre ausgewaschen, insbesondere solche, die größer und schwerer sind.
Es sind jedoch weitere Studien erforderlich, um die Ergebnisse der Beobachtungen von Luiz und seinem Team vollständig zu erklären.
Luiz Machado et al. veröffentlichten die Studie „How weather events modify aerosol particle size distributions in the Amazon boundary layer“ Open Access in Atmospheric Chemistry and Physics.
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