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News: Zehn Kilometer über dem Meer

Schweizer Wissenschaftler haben Ergebnisse einer sich über rund ein Jahr erstreckenden Meßkampagne zur Frage der Luftverschmutzung in großen Höhen publiziert. Auf 540 Flügen zwischen Zürich und New York, sowie nach Bombay - Hongkong und nach Beijing wurde kontinuierlich untersucht, was für Verschmutzungen, insbesondere Konzentrationen an Stickoxiden, in der Atmosphäre in rund 10 km Höhe auftreten. Ein Resultat: der Anteil aus dem Flugverkehr ist vergleichsweise noch gering.
Die Forscher des Laboratoriums für Atmosphärenphysik der ETH Zürich Dominik Brunner, Johannes Staehelin und Dominique Jeker konnten mit ihrer Arbeit zeigen, daß häufig große Konzentrationen an Stickoxiden in der Atmosphäre in einer Höhe von etwa 10 km auftreten. Diese bisweilen gefundenen Konzentrationen bis 5 ppb (ppb: Particles per Billion – Teilchen pro Milliarde Teilchen) übertreffen die Werte, die in Bodennähe in der mäßig verschmutzten Grenzschicht über weiten Gebieten der USA und in Europa gemessen werden. Das Auftreten dieser verschmutzten großräumigen Lufteinlagerungen (large scale plumes), die sich über 100 bis 1500 km erstrecken, ist nach Überzeugung der Forscher eng verknüpft mit der natürlichen Durchmischung der Luftschichten (Konvektion) und dem Durchgang von Wetterfronten. In erster Linie verantwortlich für die Entstehung der large scale plumes mit hohen Stickstoffkonzentrationen sind vor allem Gewitter und/oder der rasche vertikale Transport von stark verschmutzter Bodenluft hinauf in große Höhen. In der oberen Troposphäre verdünnen sich diese verschmutzten Luftkonzentrationen nur noch langsam. Die Troposphäre erstreckt sich in mittleren Breiten im Mittel vom Erdboden bis in eine Höhe von ca. 10 km über Meer.

Aufgrund der gefundenen Schadstoffe konnte auch bestätigt werden, daß der Beitrag der Luftverschmutzung durch den Ausstoß an Stickoxiden aus dem Flugverkehr auf Reiseflughöhe (ca. 9 bis 12 km über Meer) zur Klimaänderung im Vergleich zu anderen anthropogenen Emissionen heute noch gering ist. Die relative Bedeutung der Emissionen des Flugverkehrs zu den anthropogenen Klimaänderungen könnte sich jedoch im Verlaufe der nächsten Jahrzehnte stark erhöhen, falls das vorausgesagte starke Wachstum des weltweiten Flugverkehrs ohne gleichzeitige technologische Reduktion der Stickoxide in den Triebwerken eintritt.

Die Ergebnisse beruhen auf Messungen mit einem sehr empfindlichen Meßinstrument, das von der Firma Eco Physics AG in Dürnten gebaut wurde. Die Nachweisgrenzen sind für NO +23 ppt +8% und für NO2 ± 45 ppt ± 11% – ppt (ppt: Particles per Thousand Billion, Teilchen pro Tausend Milliarden Teilchen). Aus den Stickoxiden entsteht in der Troposphäre Ozon, das in Tropopausennähe ein starkes Treibhausgas ist. In der Veröffentlichung 1995 des International Panel for Climate Change (IPCC) ist enthalten, daß die Erhöhung der troposphärischen Ozonkonzentrationen zu einer weltweiten Veränderung der Strahlungsbilanz der Erde führte, die 25% der Veränderung durch die anthropogenen Emissionen von Kohlendioxid entspricht. Diese Aussage ist jedoch mit großen Unsicherheiten behaftet, da sie auf komplexen numerischen Simulationen beruht, die aus Gründen der Beschränkung der Rechenkapazität die Wirklichkeit stark vereinfachen. Der im Projekt erarbeitete Datensatz, der auf Messungen von 540 Flügen (Flugrouten von Zürich in die USA , über Bombay nach Hongkong und nach Beijing) beruht, ist sehr gut geeignet, die Ergebnisse der numerischen Modelle mit Messungen zu überprüfen und damit den Vertrauensbereich der Modellresultate zu erhöhen.

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