Bioaerosole und Wolkenbildung
Biologische Aerosole, wie Pilze, Bakterien, Algen und Pollen, sind überall in der Atmosphäre vorhanden. An verschiedenen Orten und unter verschiedenen atmosphärischen Bedingungen variieren die Arten von Bioaerosolen und ihre Konzentration jedoch erheblich. In Wolken können Bioaerosole sowohl als Wolkenkondensations- als auch als Eiskerne wirken und den Wasserkreislauf und das Klima beeinflussen.
Über das Potenzial der verschiedenen Bioaerosolgruppen, Niederschläge durch Eisbildung zu begünstigen, herrscht jedoch große Unsicherheit. Jede Bioaerosolgruppe unterscheidet sich erheblich in ihrer Eiskeimbildungsaktivität. Derzeit beruhen die meisten Informationen über die Eiskernbildungsaktivität von Bioaerosolen auf Laborstudien, die möglicherweise nicht die reale Atmosphäre widerspiegeln.
Hier setzen Sachin Patade, Vaughan Phillips und ihre Kollegen an. Ziel der Mission war es, die Eiskernbildungsaktivität der wichtigsten Bioaerosolgruppen durch die Entnahme von Proben direkt aus der Atmosphäre zu bestimmen. Der Amazonas-Regenwald mit seiner Atmosphäre reich an Bioaerosolen macht den ATTO-Standort zu einem idealen Ort für ihre Forschung.
Empirische Parametrisierung
Die Wissenschaftler sammelten Bioaerosolproben an ATTO und analysierten sie unter dem Rasterelektronenmikroskop (REM). Anhand von hochauflösenden REM-Bildern der Bioaerosole erfassten sie Informationen über deren Arten, Größen und Anzahlkonzentrationen. Außerdem verarbeiteten sie die gesammelten Bioaerosolproben in Nebelkammern, um ihre Eisbildungsaktivität abzuschätzen. Anhand dieser Informationen formulierte das Team eine empirische Parametrisierung, bei der die Eiskernbildungsaktivität einzelner Bioaerosolgruppen eine Funktion ihrer Gesamtoberfläche in der beprobten Luft ist. Auf der Grundlage ihrer Analyse formulierte das Team eine empirische Parametrisierung für fünf Bioaerosol-Gruppen:
- Pilzsporen und ihre Fragmente
- Bakterien und deren Fragmente
- Pollen und deren Fragmente
- Detritus von Pflanzen, Tieren und Viren
- Algen
@Sachin Patade / Uni Lund
Mit dieser neuen Parametrisierung ist es nun möglich, die Eiskeimbildungsaktivität jeder der oben aufgeführten Bioaerosolgruppen in der numerischen Simulation von Wolken aufzulösen. Durch die Implementierung der vorgeschlagenen Parametrisierung in Wolkenmodelle ist es möglich, die Rolle jeder Bioaerosolgruppe auf Wolkeneigenschaften und Niederschlag zu untersuchen.
Patade et al. veröffentlichten ihre Studie “Empirical formulation for multiple groups of primary biological ice nucleating particles from field observations over Amazonia” im Fachmagazin Journal of the Atmospheric Sciences.
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