Kälteeinbrüche im Amazonasgebiet: Wie Kälteereignisse die Atmosphärenchemie beeinflussen

Obgleich in den Tropen gelegen, erlebt der Amazonas sporadisch Einbrüche von Kaltluftströmen aus den hohen Breiten der südlichen Hemisphäre. Diese Einbrüche werden als Friagem-Ereignisse bezeichnet. Sie beeinflussen das Wettergeschehen während der Zeit, in der sie auftreten, erheblich, indem sie zum Beispiel einen Temperaturabfall und eine stärkere Bewölkung verursachen. Daher scheint es wahrscheinlich, dass diese Ereignisse auch die Chemie der Atmosphäre und ihre Spurengaskonzentrationen beeinflussen.

Friagem-Ereignisse und das Wetter

Um herauszufinden, ob dies tatsächlich der Fall ist, haben Guilherme Camarinha-Neto und seine Kollegen ein Friagem-Ereignis an ATTO untersucht. Zum Vergleich sammelten sie auch Daten an den Flughäfen von Porto Velho im Südwesten des Amazonasbeckens und von Manaus. Das Ereignis fand im Juli 2014 statt. Friagem-Ereignisse treten im Allgemeinen häufiger in der Trockenzeit auf, von Juli bis September, und 2-3 Ereignisse im Jahr sind nicht ungewöhnlich.

Zunächst einmal fanden sie für diesen Friagem das gleiche Wettermuster: Die Temperatur sank im Vergleich zu den durchschnittlichen Juli-Werten an allen Standorten deutlich ab. Allerdings war die Abkühlung in Porto Velho etwas stärker ausgeprägt. Als das Ereignis in Manaus und an ATTO ein paar Tage später eintraf, sank die Temperatur um 4°C, statt der 7°C, die am Rande des Amazonasbeckens gemessen wurden. Sie stellten auch fest, dass sich die vorherrschende Windrichtung von der üblichen Ost- bis Südostrichtung auf West bis Südwest ändert. Schließlich beobachtete das Team auch, dass die Interaktion zwischen der friagem Luftmasse und den Passatwinden starke Konvektion verursachte. Dies führte zu Wolkenbildung und Rekordregen für den normalerweise eher trockenen Monat Juli.

Friagem-Ereignisse bringen viele Wolken und viel Regen mit sich. © Steffen Schmidt / MPI-BGC
Friagem-Ereignisse bringen viele Wolken und viel Regen mit sich. © Steffen Schmidt / MPI-BGC

Friagem-Ereignisse und Atmosphärenchemie

Zusätzlich zu den meteorologischen Parametern analysierte das Team auch die Chemie der Atmosphäre während des Ereignisses. Konkret untersuchten sie Ozon und CO2. Bevor der Friagem an ATTO eintraf, maßen sie Werte, die in etwa den monatlichen Durchschnittswerten entsprachen. Während des Kälteeinbruchs sanken jedoch die Ozonwerte, und die CO2-Werte stiegen an.

Der Grund dafür ist wahrscheinlich die mit dem Ereignis verbundene Bewölkung. Die Waldpflanzen, die Sonnenlicht für die Photosynthese benötigen, waren an diesem bewölkten und regnerischen Tag weniger leistungsfähig. Folglich konnten sie weniger CO2 aufnehmen, so dass es sich in der Atmosphäre anreicherte. Es ist auch bekannt, dass Wolken und Strahlungsschwankungen den Tagesgang des Ozons beeinflussen.

Dies wurde wahrscheinlich durch die starke vertikale Schichtung der Luftsäule noch verstärkt. Durch die Kombination von Beobachtungen mit Computersimulationen kamen die Wissenschaftler zu dem Schluss, dass das Friagem nur die unteren 500 Meter der Atmosphäre betraf. Man kann sich das wie eine dünne Zunge kalter Luft über dem Wald vorstellen, die eine vertikale Durchmischung mit der darüber liegenden Luft verhindert.

Abbildung abgewandelt aus Camarinha-Neto et al. (2021). Sie zeigt die Strahlung (oben), Ozonkonzentration (Mitte) und CO2-Konzentration (unten) in den Tagen vor und während des Friagem-Ereignisses.
Abbildung abgewandelt aus Camarinha-Neto et al. (2021). Sie zeigt die Strahlung (oben), Ozonkonzentration (Mitte) und CO2-Konzentration (unten) in den Tagen vor und während des Friagem-Ereignisses.

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