Staub aus Ackerböden fördert Eiswolken

Staub von brachliegenden Ackerflächen beeinflusst die Wolken- und Niederschlagsbildung mehr als gedacht. Vor allem die Bildung von Eiswolken wird durch die feinen Schwebstoffe gefördert. Das zeigen erste Untersuchungen Karlsruher Forscher in einer speziellen Wolkenkammer. Weitere Untersuchungen sollen nun zeigen, welche Rolle dabei biologische Rückstände im Ackerstaub spielen und aktuelle Klimamodelle verbessern helfen.

Wie sich unterschiedliche Partikel auf Eiswolkenbildung, Niederschlag und Klima auswirken, ist Gegenstand der Forschungsgruppe um Corinna Hoose am Institut für Meteorologie und Klimaforschung des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT). „Aerosole dienen als Kondensationskerne, an die sich Wassertröpfchen anlagern – so beginnt die Wolkenbildung“, erklärt Hoose. Besondere Relevanz haben Eiswolken, Wolken, in denen die Schwebstoffe Eiskeime bilden. Denn das kann sich beispielsweise auf das Rückstrahlvermögen der Wolke und damit auf die Erderwärmung auswirken.

„Während Flüssigwasserwolken, also solche aus Tropfen, als ‚Schutzschild‘ vor der Sonneneinstrahlung kühlend wirken, könnten Eiswolken den umgekehrten Effekt haben“, erläutert Doktorandin Isabelle Steinke. Zudem, so vermuten die Wissenschaftler, wird die Mehrheit des Niederschlags durch Eiswolken ausgelöst. „Kommt es zur Eisbildung, wachsen die Kristalle schnell, werden schwer und fallen herunter – je nach Temperatur in Bodennähe als Regen oder Schnee“, so Hoose.

Ackerstaub hat stärkeren Einfluss als Wüstenstaub

Derzeit sind etwa zehn Prozent der Erdoberfläche mit Ackerböden bedeckt. Wegen der hohen Weltmarktpreise für Mais und Soja werden zum Beispiel in Südamerika auch weitere Weideflächen in Ackerböden umgewandelt. „Lange wurde die Bedeutung von Ackerbodenstaub eher unterschätzt, die Untersuchung von Rußpartikeln und Wüstenstaub stand im Vordergrund“, sagt Corinna Hoose. „Jetzt haben wir jedoch Hinweise, dass auch die Aerosole, die von Feldern stammen, durchaus Wirkung haben könnten.“

Wie viel Eis eine bestimmte Aerosolsorte und -menge bei welcher Temperatur bildet, untersuchen die Forscher in einer speziellen Wolkenkammer, in der sie Wolken unter atmosphärischen Bedingungen bilden und erforschen können. In Experimenten mit Bodenstaub von einem Acker aus der Nähe von Karlsruhe fand Steinke heraus, dass diese Aerosole möglicherweise sogar noch stärker zur Eisbildung neigen als der bereits als eisaktiv bekannte Wüstenstaub. „Das liegt vermutlich am höheren Gehalt an biologischem Material wie Bakterien, Pilzsporen und Pflanzenrückständen“, sagt die Wissenschaftlerin. Bestimmte Bakterien hätten sich bereits in früheren AIDA-Experimenten als außergewöhnlich eisaktiv herausgestellt.

Weitere Untersuchungen sollen Klimamodelle verbessern helfen

In den nächsten Monaten wird die Gruppe gemeinsam mit dem Bodenkundler Roger Funk vom Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) und weiteren, internationalen Forschungspartnern Ackerboden-Aerosole von Feldern aus China, Argentinien und Norddeutschland in AIDA einbringen, um herauszufinden, wie sich unterschiedliche Bodeneigenschaften und Herkunft auf die Eisbildung auswirken.

Die Ergebnisse sollen dazu beitragen, Klimamodelle zu verbessern. So arbeitet der Doktorand Matthias Hummel an einer modellgestützten Abschätzung des Einflusses von Ackerbodenstaub in Europa: „Wir erwarten, dass es Einflüsse gibt, deren Umfang einzuschätzen, ist allerdings schwierig: Zwar produzieren zum Beispiel mehr Ackerflächen auch mehr Bodenstaub. Wie viel das im Vergleich zu anderen Einflüssen bei der Eis- und Niederschlagsbildung ausmacht, wissen wir aber noch nicht. Doch auch diese Erkenntnis ist ein Baustein auf dem Weg zu genaueren Klimamodellen.“

(Institut für Meteorologie und Klimaforschung / Karlsruher Institut für Technologie (KIT), 26.04.2012 – NPO)