Waldbrände, Vulkanausbrüche und Klimaeingriffe
Über
Aerosole in der Stratosphäre spielen eine entscheidende Rolle im Klimasystem der Erde, indem sie Sonnenstrahlung streuen und somit direkte Auswirkungen auf die globalen Temperaturen haben. Verschiedene Ereignisse wie Vulkanausbrüche, extreme Waldbrände und künstliches Solar-Geoengineering können die Konzentration von Aerosolen in der Stratosphäre erheblich erhöhen.
Vulkanausbrüche: Starke Vulkanausbrüche können große Mengen an Aerosolen direkt in die Stratosphäre eintragen, was oft zu einer Abkühlung der globalen Oberflächentemperaturen führt, die Monate oder sogar Jahre anhalten kann. Zum Beispiel haben die Ausbrüche von Raikoke im Jahr 2019 und Tonga im Jahr 2022 die Aerosolbelastung in der Stratosphäre und das Klima erheblich beeinflusst. Jeder Ausbruch ist in Bezug auf die Zusammensetzung und Lebensdauer der Aerosole einzigartig. Die Rolle der Asche in den optischen Eigenschaften der Aerosole und ihre Auswirkungen auf das Klima sind weiterhin ein wichtiges Forschungsthema.
Extreme Waldbrände: Schwere Waldbrände können Rauchpartikel und Wasserdampf hoch in die Atmosphäre transportieren, manchmal bis in die Stratosphäre durch Pyrokonvektion. Mit der globalen Erwärmung nehmen die Häufigkeit und Intensität von Waldbränden zu, wodurch sie zunehmend die Aerosolkonzentrationen in der Stratosphäre beeinflussen. Ereignisse wie die kanadischen Waldbrände 2017 und die australischen Brände 2019/2020 verursachten stratosphärische Störungen, die mit moderaten Vulkanausbrüchen vergleichbar sind. Im Gegensatz zu vulkanischen Aerosolen variieren die optischen Eigenschaften von Waldbrand-Aerosolen stark und können je nach Ereignis sowohl kühlende als auch erwärmende Effekte auf das Klima haben.
Solar-Geoengineering: Um der globalen Erwärmung entgegenzuwirken, wurden reflektierende Aerosole in der Stratosphäre als Methode zur künstlichen Abkühlung der Erde vorgeschlagen. Die potenziell negativen Folgen solcher Geoengineering-Maßnahmen sind jedoch noch nicht vollständig verstanden oder untersucht.
Forschungsthemen
Im ICE-4 haben wir uns zum Ziel gesetzt, das Verständnis darüber zu vertiefen, wie Aerosole aus Vulkanausbrüchen, extremen Bränden und Geoengineering-Maßnahmen das globale Klima und regionale Wetterphänomene beeinflussen. Unsere Forschung konzentriert sich auf mehrere Schlüsselbereiche:
- Entwicklung von Messinstrumenten: Wir entwickeln fortschrittliche Instrumente, um neue Daten über die optischen und mikrophysikalischen Eigenschaften von stratosphärischen Aerosolen zu sammeln und unser Verständnis ihrer Auswirkungen auf das Klima zu erweitern.
- Spontane Stratosphärenmessungen: Durch die Kombination verschiedener leichter Aerosol-Messsysteme führen wir spontane Messungen in der Stratosphäre durch und liefern Echtzeitdaten über die Aerosoleigenschaften während bedeutender Ereignisse.
- Globales Netzwerk von Feldkampagnen: Wir bauen ein globales Netzwerk gezielter Feldkampagnen auf, bei denen optische Partikelzähler eingesetzt werden, um Aerosole in stratosphärischen Plumes von Vulkanausbrüchen und extremen Feuerereignissen zu beobachten. Diese Kampagnen zielen darauf ab, wichtige Daten für die Validierung und Bewertung von Klimamodellen zu sammeln.
- Analyse von Aerosolbeobachtungen: Wir analysieren sowohl in situ als auch Fernerkundungsbeobachtungen, um das Ausmaß, die Verteilung und die Dynamik stratosphärischer Aerosolplumes zu verstehen. Diese Analyse ist entscheidend für die genaue Klimamodellierung und Vorhersage der Auswirkungen.
- Modellsimulationen: Unser Team passt Modellsimulationen an und führt sie durch, um die dynamischen Prozesse von Aerosolplumes zu untersuchen und unsere Fähigkeit zur Vorhersage ihrer Klimaauswirkungen zu verbessern.
Durch die Erweiterung unseres Wissens in diesen Bereichen strebt das ICE-4 danach, zu besseren Vorhersagen der Klimaauswirkungen von Vulkanausbrüchen und extremen Feuereignissen beizutragen und die potenziellen Konsequenzen von solarem Geoengineering für Klima, Wetter und die Ozonschicht zu verstehen.
