CERN-Studie: Plankton produziert weit mehr Wolkenkeime als bisher angenommen

Seit fast 50 Jahren vermuten Wissenschaftler, dass mikroskopisch kleines marines Plankton eine Rolle bei der Wolkenbildung über den Ozeanen der Erde spielt. Nun hat ein neues Experiment bestätigt, dass ihr Einfluss weitaus größer ist als bisher angenommen – was möglicherweise die Art und Weise verändert, wie Klimamodelle die zukünftige Erwärmung vorhersagen.

Ein fehlendes Puzzleteil in Klimamodellen

In einer diese Woche in der Fachzeitschrift Nature veröffentlichten Arbeit berichtete die CLOUD-Kollaboration am CERN, dass Methansulfonsäure (MSA), eine Verbindung aus Gasen, die von marinem Phytoplankton ausgestoßen werden, die Bildung und das Wachstum von Aerosolpartikeln über kalten Meeresregionen auslösen kann. Die Studie ergab, dass die Partikelbildungsraten im Vergleich zu Schwefelsäure und Ammoniak allein um das Zehnfache beschleunigt werden könnten.home+2

Die von der Universität Helsinki geleitete Forschung wurde in der CERN-CLOUD-Kammer unter kontrollierten Bedingungen durchgeführt, die die extrem niedrigen Konzentrationen und kalten Temperaturen der abgelegenen Meeresluft von +9°C bis hinunter zu -52°C nachbildeten. Wenn die Temperaturen unter -10°C fielen und auch nur Spuren von Ammoniak vorhanden waren, bildete MSA neue Partikelkerne genauso effektiv wie Schwefelsäure – die lange Zeit als der primäre Treiber der atmosphärischen Aerosolbildung galt.helsinki+1

"Da MSA und Schwefelsäure in kühlen Meeresregionen im Allgemeinen in ähnlichen Konzentrationen koexistieren, deuten unsere Ergebnisse darauf hin, dass die Partikelbildungsraten um das Zehnfache und die Wachstumsraten um das Zweifache im Vergleich zu Schwefelsäure und Ammoniak allein beschleunigt werden könnten", sagte Jasper Kirkby, Sprecher der CLOUD-Kollaboration.home

Wie Plankton Wolken formt

Marines Plankton setzt bei der Photosynthese Dimethylsulfid (DMS) frei – das Gas, das für den charakteristischen Geruch des Meeres verantwortlich ist. Wenn es in der Atmosphäre oxidiert wird, bildet DMS saure Dämpfe, darunter sowohl Schwefelsäure als auch MSA in vergleichbaren Konzentrationen. Das CLOUD-Experiment zeigte, dass MSA und Schwefelsäure sich gegenseitig verstärken, indem sie gemeinsame Molekülcluster bilden, was dazu beiträgt, dass zerbrechliche Partikel in Nanometergröße lange genug überleben, um zu Wolkenkondensationskernen heranzuwachsen.psi+2

Die Ergebnisse helfen, die überraschend hohe Anzahl von Partikeln zu erklären, die über dem Südlichen Ozean und in der kalten oberen marinen Troposphäre beobachtet wurden – Gebiete, in denen aktuelle Klimamodelle die Konzentrationen von Wolkenkondensationskernen um mehr als die Hälfte unterschätzen.helsinki+1

Auswirkungen auf das zukünftige Klima

Die Entdeckung ist von besonderer Bedeutung, da die Schwefeldioxid-Emissionen aus fossilen Brennstoffen aufgrund von Umweltschutzmaßnahmen weiter zurückgehen. Da anthropogene Aerosole abnehmen, könnten natürliche biologische Quellen für Wolkenkeime aus marine Plankton eine immer wichtigere Rolle im Klimasystem spielen.home+1

"Die CLOUD-Kollaboration hat einen wichtigen Fortschritt in unserem Verständnis des Klimas erzielt", sagte Gautier Hamel de Monchenault, CERN-Direktor für Forschung und Informatik. "Es ist entscheidend, unser Verständnis von Aerosolen zu vertiefen: In diesem Fall werden vermehrte biogene Wolkenkondensationskerne die Schätzungen der Klimasensitivität der Erde sowie die Prognosen der Klimaerwärmung beeinflussen."home