Lexikon des Agrarraums

Aerosol

Aerosole sind (meteorologisch gesehen) Bestandteile von Beimengungen der Atmosphäre als in ihr schwebende feste oder flüssige Teilchen. Das Max-Planck-Institut grenzt die Größe der Aerosolpartikel zwischen 1 nm (z. B. Sulfate, Nitrate, organische Verbindungen, Ruß, Viren...) bis 100 μm (z. B. Bakterien, Pilzsporen, Pollen, Mineralstaub, Seesalz...) ein.

Wolkentröpfchen, Eiskristalle oder fallende Niederschläge zählen nicht zu den Aerosolen. Sichtbar werden Aerosole als Dunst, der die Atmosphäre trübt. In einer trüben Atmosphäre werden größere Strahlungsanteile absorbiert und reflektiert. Damit greifen Aerosole in den Energiehaushalt der Atmosphäre ein. Ihre Wirkung erstreckt sich sowohl auf den solaren Strahlungsanteil, was wir an der Trübung wahrnehmen können, wie auch auf die von der Erde ausgehenden Strahlungsströme. Insgesamt überwiegen die Einflüsse auf die solare Strahlung (Sonnenstrahlung). Vulkanausbrüche können besonders hohe Aerosolkonzentrationen verursachen, die für eine deutlich geringere solare Einstrahlung und damit für eine Abkühlung der Erdatmosphäre sorgen.

Entsprechend der Entstehung von Aerosolpartikeln werden primäre, direkt in die Atmosphäre eingebrachte (z.B. Staub, Seesalz) und sekundäre Aerosolpartikel unterschieden. Letztere bilden sich in der Atmosphäre durch chemische Reaktionen von Spurengase (z.B. Ammoniumnitrat, -sulfat) sowie spontane Kondensation und Resublimation aus der Gasphase. Sekundäre Aerosolpartikel entstehen beispielsweise durch Kondensation von Schwefelsäure, oxidierten Kohlenwasserstoffen oder aus chemischen Vorläufern von Nitrat.

Ihrer Herkunft nach werden anthropogene Aerosole von natürlich entstandenen Aerosolpartikeln unterschieden. Typische anthropogene Aerosole sind Straßenstaub, Ruß, sowie auf Sulfat und Ammonium basierende Partikel, die aus Verbrennungsprozessen in Industrie und Verkehr und landwirtschaftlicher Aktivität resultieren. Typische natürliche Aerosolquellen sind Erosionsprozesse, wozu man erweitert auch Seesalzpartikel und Vulkanasche zählen kann, und Brände, sofern letztere natürlichen Ursprungs sind.

Die Bedeutung von Aerosolen ergibt sich daraus, dass sie

1. als Kondensationskerne wirken,
2. die Strahlung absorbieren oder streuen und so den Strahlungshaushalt oder die Optik der Atmosphäre verändern,
3. an ihren Oberflächen chemische Prozesse ablaufen, welche die Zusammensetzung der Atmosphäre verändern und
4. dass sie schädigende Wirkung haben können.

Die europäische Geschichte ist voller Hinweise auf Niederschlagsereignisse, bei denen Regen oder Schnee braun, gelb oder dunkelrot wurden. Sogenannter Blutregen wurde von Cicero und Plinius d.Ä. erwähnt, von Geoffrey of Monmouth und von Autoren während des gesamten Mittelalters.

Die Ereignisse wurden oft als böses Omen für menschliches Leid gedeutet. Als roter Regen im Jahr 191 v. Chr. den römischen Senat unter Wasser setzte, schilderte der römische Geschichtsschreiber Livius die Reaktion wie folgt: „Da die (Stadt-)Väter durch diese wundersamen Ereignisse beunruhigt waren, ordneten sie an, dass die Konsuln erwachsene Menschen an jene Götter opfern sollten, die sie für angemessen hielten.“

Tausende von Jahren später treten rot gefärbte Niederschläge in bestimmten Abständen noch immer in Europa auf, allerdings mit weniger dramatischen Auswirkungen.

Blutregen und Blutschnee aus Saharastaub

Am 29. Mai 2013 nahm der Ozone Mapping Profiler Suite (OMPS) auf dem Suomi NPP-Satelliten diese Ansicht eines großräumigen Staubereignisses über Afrika und dem südlichen Europa auf. Staubwolken erstreckten sich über der Türkei, Griechenland, Albanien, Montenegro, Serbien und Teilen von Bosnien-Herzegowina. Die Aerosolkonzentration in der Luft wird quantitativ durch den sog. Aerosolindex angegeben, wobei die höchsten Konzentrationen dunkelrot und die geringsten in hellgelb dargestellt sind. Die größten Staubfrachten scheinen aus der Nähe der Bodele-Depression im Tschad zu kommen.

Quelle: NASA

Weitere Informationen:

• Aerosol (DWD)
• GAW Aerosol Research (WMO)
• Tracking Dust Across the Atlantic (NASA Earth Observatory 2013)
• Cloud-Aerosol Transport System - Projektseite (NASA)
• Satellite Tracks Saharan Dust to Amazon in 3-D - downloadbares Video (NASA 2015)
• Satellites track unusual Saharan dust plume (ESA 2020)