Übersicht Allgemeine Betrachtung IPCC bisherige Klimaentwicklung Antrieb Strahlung Strahlungs-Forcing IPCC globale Entwicklung

Frage Wie wirken sich die anthropogenen Veränderungen der Luftzusammensetzung aus Auf die Strahlungsbilanz Auf das globale und lokale Klima

Strahlungs-Forcing Anhand von Beobachtungen und Modellrechnungen wird die Variabilität des Klimas untersucht (IPCC). Der Begriff des Forcing wird im Vergleich zwischen verschiedenen Referenzzuständen verwendet. Einwirkung der Strahlungsprozesse in der Atmosphäre im Vergleich zum Oberrand. Vergleich des Zustands zu verschiedenen Zeiten (vorindustriell oder eiszeitlich – gegenwärtigen Klima) Hier speziell Bemerkungen zum Strahlungsforcing

- Greenhouse Gase (CO2 ,CH4 ,N2O, CFC-11 and CFC-12 Modellgestützte ausführliche Abschätzungen existiert über das Strahlungs- Forcing für den Zeitraum 1750 -2000 durch - Greenhouse Gase (CO2 ,CH4 ,N2O, CFC-11 and CFC-12 - Abbau des stratosphärischen Ozons - Zunahme des troposphärischen Ozons - direkte Auswirkung von Sulfat Aerosolen - elementaren und organischen Kohlenstoff aus Biomassenverbrennung, Verwendung fossiler Brennstoffe, - anthropogene Staubemissionen - indirekte Effekte durch Sulfat-Aerosole (Wolkenbildung) - Änderung der Oberfächen-Albedo - Solare Variabilität

Antrieb: Strahlungshaushalt der Atmosphäre Strahlung ist Energiefluß in Form elektromagnetischer Wellen Die Strahlungsarten können hierbei nach Wellenlängen unterschieden werden, extrem kurzwellig (UV-Strahlung) bis zu extrem langwelliger Strahlung (Infrarot). Feststellung: Der vom Menschen verursachte oder anthropogene Treibhauseffekt ist eine Verstärkung des natürlichen Treibhauseffekts. Ohne die natürliche Treibhauswirkung der Atmosphäre würde die globale Mitteltemperatur der Erde gegenwärtig nicht bei +15 °C, sondern bei -18 °C liegen.

Das System Erde-Atmosphäre - nimmt kurzwelligere Strahlung auf strahlt langwelligere Energie ab (geringere Temperatur) - die Bilanz an der Atmosphärenoberfläche ist nur annähernd ausgeglichen

Feinstaub Feinstaub (Aerosol) wird betrachtet in Hinblick auf Partikelanzahl pro Luftvolumen ("Anzahlkonzentration") Partikelmasse pro Luftvolumen ("Massenkonzentration") Größenverteilung Chemische Zusammensetzung Optische Eigenschaften Aerodynamische Eigenschaften • Der Nukleationsmode im Größenbereich von einigen 10 nm sind die durch homogene Kondensation produzierten Aerosolpartikel angesiedelt. • Im mittleren Größenbereich um ca. 0.1 μm befindet sich der Akkumulationsmode. Die-ser entsteht durch Koagulation, d.h. dem Zusammentreffen kleinerer Aerosolpartikel. • Große Partikel (zwischen 1 und ca. 10 μm), entstanden durch Dispergierung von Aerosolen vom Boden oder der Wasseroberfläche, bilden den Dispersionsmode.

Krug (2003)

verschiedene Aerosole (Außen- und Innenraum) Wüstensand Pollen Milben Aschepartikel Schimmelpilz Rußpartikel

Quellen Ozeanisch Mineralisch Vulkanisch Kosmisch Biogen Antropogen

Aerosole 3 • Der Nukleationsmode im Größenbereich von einigen 10 nm sind die durch homogene Kondensation produzierten Aerosolpartikel angesiedelt. • Große Partikel (zwischen 1 und ca. 10 μm), entstanden durch Dispergierung von Aerosolen vom Boden oder der Wasseroberfläche, bilden den Dispersionsmode. • Im mittleren Größenbereich um ca. 0.1 μm befindet sich der Akkumulationsmode. Die-ser entsteht durch Koagulation, d.h. dem Zusammentreffen kleinerer Aerosolpartikel.

Typische Größenverteilung von urbanem Aerosol (a): Anzahlspektrum; (b): Oberflächenspektrum; (c): Volumenspektrum.

Größenverteilung und Effekte

Quellen: MPI-Hamburg

Prozesse MPI-Hamburg

Verweilzeit

Aerosol 1 Kohlenstoffhaltige Anteil des Aerosols besteht aus elementarem Kohlenstoff (C) Vielzahl von Kohlenstoffverbindungen (organischer Anteil OC) OC wird primär direkt emittiert bei Verbrennungsprozessen, wird sekundär durch Kondensation aus gasförmigen Produkten gebildet OC besteht nur aus einem Teil aus Kohlenstoff und enthält viele andere Bestandteile: Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff usw. durch Reaktion mit SO2, O3 und NO2

Aerosol 2 Primäre Quellen von OM Verbennungsprozesse, chemische Produktion, Heizöl und Benzin, natürliche Quellen Beispiel Los Angeles emittierte 1996 im Mittel ca. 30 Tonnen OC/Tag Kochen und Grillen 21% Straßenstaub 16% Feuerstellen 14% Kfz ohne Kat. 12% Diesel-Kfz. 6% Putz- und Streicharbeiten 5% Waldbrand 3% Kfz mit Kat. 3% Zigaretten 3% Größenordnung ergibt sich von Nanopartikeln bis 2.5µm (PM2.5)