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Algen machen Wolken

01.08.2015

Wolken lösen sich fast nie über den antarktischen Gewässern des Weltozeans auf, und der Grund dafür liegt, wie sich herausstellte, im Phytoplankton - lokale mikroskopisch kleine Algen bilden buchstäblich Wolken und setzen Aerosolpartikel in die Atmosphäre frei. Wenn sie von Aerosolen sprechen, sind normalerweise solche gemeint, die durch menschliche Aktivitäten (Rauch aus Fabrikschornsteinen usw.) gewonnen werden. Rußpartikel dienen als eine Art „Keim“, um den herum Wasserdampf kondensiert – so entstehen Tropfen, die sich zu einer Wolke verbinden.

Solche Kondensationsstellen können aber auch ganz natürlichen Ursprungs sein: kleinste Wasserspritzer mit organischen Stoffen und Meersalz oder Sulfaten und Ammoniumsalzen als Abfallprodukte mancher lebender Organismen. Dass das Meer und seine Bewohner als Quelle „natürlicher Aerosole“ dienen, wird schon lange diskutiert, aber bisher haben sich nur wenige Menschen bemüht, den Beitrag mariner Ökosysteme zur Wolkenbildung zu quantifizieren. Das hat Dennis Hartmann von der University of Washington zusammen mit Kollegen von der University of Leeds, dem Pacific Northwest National Laboratory und dem Los Alamos National Laboratory versucht.

Die Arbeit verwendete Daten von NASA-Satelliten, die es ermöglichten, die Wolkendichte zwischen 35° und 55° südlicher Breite abzuschätzen. Der Zustand der Wolken wurde mit der Konzentration von Chlorophyll a verglichen, das normalerweise als Marker für die biologische Aktivität in Meeren und Ozeanen dient. In einem Artikel in Science Advances schreiben die Autoren, dass die Beziehung zwischen Wolken und Chlorophyllspiegel eindeutig war: Je mehr photosynthetisches Pigment (dh je mehr Algen), desto wolkiger das Wetter.

Das Leben im Ozean erhöhte die Menge an Wolkenwassertröpfchen jährlich um 60 %; Am deutlichsten war der Effekt im Sommer. Wolken, die tief über der Erde stehen, reflektieren das Sonnenlicht, und die Oberfläche des Planeten unter ihnen kühlt ab. (Das "Lock-in" der Wärme und der Treibhauseffekt werden durch andere, hochgelegene Wolken verursacht.) Im Sommer nimmt die Sonneneinstrahlung zu und gleichzeitig nimmt, wie gesagt, die Konzentration von Phytoplankton zu - Laut Forschern führt die Algenaktivität dazu, dass die Menge der reflektierten Sonnenstrahlung um 10 Watt pro Quadratmeter zunimmt. Dies ist vergleichbar mit dem, was auf der Nordhalbkugel passiert, mit der Ausnahme, dass im Norden durch die industrielle Verschmutzung der Atmosphäre eine zusätzliche „Wolkenreflexion“ auftritt.

Wie können mikroskopisch kleine Algen die Trübung erhöhen? Der erste Weg: gasförmiges Dimethylsulfid freisetzen, das sich in der Atmosphäre in einen Schwefelsäurerest verwandelt - Sulfat, das wiederum Wasserdampf sehr gut kondensiert. Der zweite Weg: durch in die Luft aufsteigende organische Rückstände an der Oberfläche kleinster Bläschen, die sich aus dem Wasser gelöst haben. Solche Blasen mit organischen Zusätzen können auch als Kondensationszentren für Wolkentröpfchen dienen. Es ist merkwürdig, dass von 35° bis 45° südlicher Breite Wolken über dem Ozean hauptsächlich aufgrund von Dimethylsulfid und von 45° bis 55° - aufgrund von organischem Phytoplankton gebildet werden.

Damit bestätigten sich die Vermutungen über die aktive klimatische Aktivität mariner Ökosysteme – winzige Algen können wirklich Wolken machen. Wir neigen dazu zu denken, dass nur der Mensch stark genug ist, um einen großen Einfluss auf das Klima zu nehmen, aber wie wir sehen können, kann die aktuelle Situation komplizierter sein. (Und nicht nur wegen Phytoplankton – hier sei auch an die letztes Jahr in der Angewandten Chemie erschienene Arbeit von Mitarbeitern der Universität Göttingen erinnert: Sie beschreibt, wie gewöhnliche Nadelbäume mit Hilfe von Stoffen, die in ihren Harzen enthalten sind, zur Wolkenbildung beitragen.) By Bei der Erstellung eines Klimamodells, das versucht, unseren Einfluss auf das Wetter auf dem Planeten abzuschätzen, müssen wir auch den Beitrag der natürlichen Erzeuger von wolkenbildenden Aerosolen berücksichtigen.

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