Monsun als Schadstoff-Verteiler

Regnerischer Januskopf: Der asiatische Monsun bringt nicht nur sintflutartigen Regen, er beseitigt auch den Dunstschleier aus Ruß und Schadstoffen über Südasien – jedenfalls vorübergehend. Doch ein Großteil dieser Schadstoffe wird nicht ausgewaschen, sondern in große Höhen transportiert, wie nun Messflüge enthüllen. Dadurch verteilt sich die Luftverschmutzung aus Asien rund um den Globus, wie die Forscher im Fachmagazin „Science“ berichten.

Kein Wetterphänomen prägt Südasien so stark wie der Monsun: Die saisonale Luftströmung führt im Winter zu Trockenheit und Dürre, bringt im Sommer aber große Niederschlagsmengen. Motor dieses Phänomens sind warme Luftmassen, die im Sommer über Indien aufsteigen und feuchte Luft vom Meer anziehen. Die Stärke des Monsuns schwankt dabei im Laufe der Zeit – und er könnte durch den Klimawandel trockener werden.

Wohin verschwinden die Schadstoffe?

Doch der Monsun beeinflusst nicht nur das Klima in Südasien – er spielt auch eine entscheidende Rolle für die Luftqualität in dieser Region und weltweit. Schon länger beobachten Forscher, dass die normalerweise über Südasien hängende Schmutzwolke aus Aerosolen, Ruß und anderen Schadstoffen in der Regenzeit verschwindet. Aber wohin? Wird die Luftverschmutzung einfach vom Regen ausgewaschen oder steckt mehr dahinter?

Um das klären, haben Jos Lelieveld vom Max-Planck-Institut für Chemie in Mainz und seine Kollegen im Sommer 2015 mehrere Messflüge in die Monsunwolken durchgeführt. Mit dem Forschungsflugzeug HALO flogen sie dafür bis zu 15 Kilometer hoch in den Monsun-Antizyklon, einen riesigen Windwirbel, der während der Regenzeit über Südasien hängt. Dort analysierten sie die chemische Zusammensetzung von Luftproben.

Kohlenmonoxid-KOnzentrationen (CO), gemessen in 12 bis 17 Kilometer Höhe © MPI für Chemie

Schmutz-Fahrstuhl in die Stratosphäre

Das Ergebnis: Der Monsun hat nicht nur positive Effekte auf die Luftreinheit über Asien. Zwar wird ein Teil der Luftschadstoffe tatsächlich durch Regen und chemische Reaktionen in den Wolken ausgewaschen. Doch der große Rest wird durch die aufsteigenden Luftmassen bis in die obere Troposphäre transportiert. Immerhin rund zehn Prozent des Schwefeldioxids aus Südasien gelangt dorthin, außerdem Schwefeloxide, Aerosole, Chlorverbindungen und andere Schadstoffe, wie die Messungen enthüllten.

„Einmal in der oberen Troposphäre angelangt, akkumulieren die Schadstoffe und bilden wochen- bis monatelang ein chemisch reaktives Reservoir, aus dem kohlenstoff-, stickstoff-, schwefel- und halogenhaltige Abbauprodukte sich global verteilen“, berichten Lelieveld und seine Kollegen. Etwa ein Drittel der Luftschadstoffe gelangt bis in die Stratosphäre und kann dort auch die Ozonschicht schädigen, so die Forscher.

„Waschmittel“ mit Doppelgesicht

Allerdings: „Der Monsun hat zwei Gesichter, wie ein Januskopf“, betonen die Wissenschaftler. Denn er transportiert zwar Schadstoffe bis in große Höhen und verteilt sie weltweit. Gleichzeitig aber fördert er auch die Reinigung der Atmosphäre. Denn wie die Forscher feststellten, sorgten vor allem die Monsungewitter dafür, dass durch chemische Reaktionen in der Luft vermehrt Hydroxylmoleküle (OH) entstehen.

Diese Moleküle aber gelten als „Waschmittel“ der Atmosphäre: Sie sind sehr reaktiv und oxidieren Schadstoffe. Dadurch fördern sie unter anderem die Löslichkeit dieser Substanzen und deren Auswaschung durch Regen. Gleichzeitig tragen die OH-Moleküle dazu bei, dass sich Aerosole bilden. Damit hilft der Monsun zwar dabei, die unteren Luftschichten zu reinigen. Sind die Schadstoffe aber einmal in große Höhen gelangt, werden sie global verteilt und können Klima und Ozonschicht schaden.

„Es ist zu erwarten, dass die schnell zunehmenden Emissionen Südasiens auch den Einstrom von Schadstoffen in den Antizyklon in den nächsten Jahren verstärken werden“, sagen die Forscher. Ob dann die positive oder negative Seite des Monsuns Überhand gewinnt, muss sich dann zeigen. (Science, 2018; doi: 10.1126/science.aar2501)

(Max-Planck-Institut für Chemie, 15.06.2018 – NPO)