Wolkendynamik und die Eigenschaften von Wolken sind stark abhängig von der Art und Menge der Aerosolpartikel in der Atmosphäre. Sie fungieren als sogenannte Wolkenkondensationskeime, indem sie die Bildung von Wolkentropfen initiieren. Daher ist es von entscheidender Bedeutung, ein fundiertes Verständnis der Emissionsmuster, Eigenschaften und saisonalen Schwankungen von Aerosolen in Bezug auf die Lebenszyklen der Wolken zu gewinnen. Um dieses Ziel zu erreichen, gelang es unserer Aerosolgruppe, diese Daten bei ATTO zu erfassen. Über ein ganzes Jahr lang haben sie am 80 m hohen Turm kontinuierlich Aerosole und deren Eigenschaften in der Atmosphäre gemessen. Damit schufen sie den ersten solchen Langzeitrekord im Amazonasgebiet.
Sie publizierten die Ergebnisse der Studie in zwei Teilen; der erste wurde 2016 veröffentlicht und konzentrierte sich auf die Parametrisierung der Aerosoleigenschaften. Dies liefert der wissenschaftlichen Gemeinschaft Input für Modelle zur besseren Vorhersage des atmosphärischen Zyklus und des zukünftigen Klimas. Wolken sind ein wichtiger und hochkomplexer Bestandteil des Klimasystems. Daher ist es für Modelle wichtig, Wolkendynamik „richtig“ zu machen, um zuverlässige Vorhersagen zu treffen.
In diesem neu veröffentlichten zweiten Teil der Studie konzentrierten sich die Autoren auf die Definition der ausgeprägtesten Zustände der Aerosolzusammensetzung und der damit verbundenen Bedingungen für die Wolkenbildung in der ATTO-Region. Sie unterschieden zwischen vier verschiedenen Systemen, die sich das ganze Jahr über abwechseln. So entdeckten sie beispielsweise, dass die Atmosphäre bei Episoden in der Regenzeit (von März bis Mai) praktisch ursprünglich ist. Dann gibt es keinen erkennbaren Einfluss der Schadstoffbelastung. Im weiteren Verlauf des Jahres gelangen jedoch „fremde“ Aerosole in unterschiedlicher Menge an den Standort. Dazu gehören natürliche Aerosolpartikel wie Sahara-Staub, aber auch Schadstoffe wie Rauch von der Verbrennung von Biomasse (Waldbrände und viel häufiger Abholzungsbrände) im Amazonasgebiet oder sogar in Afrika.
Teil 1 und Teil 2 dieser Studie wurden von der Erstautorin Mira Pöhlker in Atmospheric Chemistry and Physics (ACP) Issues 16 und 18 veröffentlicht. Sie sind Open Access verfügbar und damit für jedermann frei zugänglich.
Similar articles
Es ist seit langem bekannt, dass Aerosole direkt und indirekt Wolken und Niederschlag beeinflussen. Aber nur sehr wenige Studien haben sich 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.
Der Amazonas-Regenwald spielt eine wichtige Rolle im globalen Wasserkreislauf. Biogene Aerosole wie Pollen, Pilze und Sporen beeinflussen wahrscheinlich die Bildung von Wolken und Niederschlägen. Es gibt jedoch viele verschiedene Arten von Bioaerosolen. Die Partikel unterscheiden sich erheblich in Größe, Morphologie, Mischungszustand und Verhalten wie Hygroskopizität (wie stark die Partikel Wasser anziehen) und Stoffwechselaktivität. Daher ist es wahrscheinlich, dass nicht nur die Menge der Bioaerosole den Wasserkreislauf beeinflusst, sondern auch die Arten der vorhandenen Aerosole.
Bioaerosole können als Wolkenkondensations- und Eiskerne wirken und damit die Bildung von Wolken und Niederschlägen beeinflussen. Bislang gibt es jedoch nur wenige Erkenntnisse über die Eiskernbildungsaktivität der einzelnen Bioaerosolgruppen, und atmosphärische Modelle haben bisher nicht zwischen ihnen unterschieden. Patade et al. erstellten eine neue empirische Parametrisierung für fünf Gruppen von Bioaerosolen, die auf der Analyse der Eigenschaften von Bioaerosolen an ATTO basiert: Pilzsporen, Bakterien, Pollen, pflanzlicher/tierischer/viraler Detritus und Algen. Dies ermöglicht es für jedes Wolkenmodell, die Rolle einer einzelnen Gruppe von Bioaerosolen bei der Veränderung der Wolkeneigenschaften und der Niederschlagsbildung zu erfassen.
Der Großteil des globalen Niederschlags wird durch den Prozess der Eisnukleation gebildet, aber wir haben noch große Wissenslücken, was die Verteilung, die jahreszeitlichen Schwankungen und die Quellen der eisnukleierenden Partikel betrifft. Um einige dieser Wissenslücken zu schließen, erstellten Jann Schrod und seine Co-Autoren eine Aufzeichnung von Langzeitmessungen von INPs. Sie sammelten fast zwei Jahre lang Daten an vier verschiedenen Standorten. Einer dieser Standorte war ATTO.
Ramsay et al. haben anorganische Spurengase wie Ammoniak und Salpetersäure sowie Aerosole in der Trockenzeit an ATTO gemessen. Sie sollen als Basiswerte für deren Konzentration und Flüsse in der Atmosphäre dienen und sind ein erster Schritt zur Entschlüsselung der Austauschprozesse von anorganischen Spurengasen zwischen dem Amazonas-Regenwald und der Atmosphäre.
Felipe Souza und Co-Autoren sammelten nun Bioaerosole an ATTO. Dann extrahierten und analysierten sie die DNA, um die vorhandenen Gemeinschaften zu bestimmen. Dies ist die erste Studie, die die Gemeinschaft der Mikroorganismen in Aerosolen im Amazonasgebiet beschreibt. Sie fanden viele verschiedene Arten von Bakterien und Pilzen. Einige waren kosmopolitische Arten, die auf der ganzen Welt zu finden sind. Aber sie identifizierten auch viele, die für bestimmte Umgebungen wie Boden oder Wasser spezifisch sind. Dies deutet darauf hin, dass die Atmosphäre als wichtiges Mittel für den Bakterienaustausch zwischen Pflanzen, Boden und Wasser dienen kann.