Partikel und Klima

Feinstaub ist eine Mischung aus festen Partikeln und Flüssigkeitstropfen in der Luft. Feinstaubpartikel in der Luft beeinflussen das Klima, weil sie die Sonnenstrahlung in unterschiedlichem Maße absorbieren und die Wolkenbildung beeinflussen.

Ruß, wie der Name schon sagt, ist der stärkste Lichtabsorber  in den Feinstaubbestandteilen. Er ist ein Nebenprodukt aus der unvollständigen  Kraftstoffverbrennung. Die Rolle von Ruß beim Klimawandel zu verstehen, ist eine der wichtigsten Herausforderungen, denen sich die Forschungsgemeinschaft stellen muss und war die treibende Kraft hinter dem EU-finanzierten Projekt "Chemical and optical properties of black carbon particles" (CHEMBC).

Die Wissenschaftler des CHEMBC-Projekts nutzen die Vorteile modernster Aerosolmesstechnik und Datenanalysetechniken. Einzelpartikel-Massenspektrometrie ist eine der wenigen Methoden, um die den Ruß-Mischzustand in Lebensumgebungen zu bestimmen. Forscher untersuchen die Rußquellen und seine chemischen Prozesse während des atmosphärischen Transports, die seine ihre Fähigkeit, Sonnenstrahlung zu streuen und zu absorbieren verändern

Forscher entwickelten neue Data-Mining-Techniken und wendeten sie an, um Massenspektren erstmalig  in quantitative Informationen über die Zusammensetzung von Einzelpartikeln zu konvertieren. Die Methode ermöglichte die Aufteilung der Rußquellen in Paris, Frankreich, in frisch emittierte lokale Quellen und in gealterte Partikeln, die aus stadtfernen Bereichen stammen. Die erste Anwendung von informationstheoretischem Entropie- und Diversity-Maßnahmen zur Einzelpartikel-Zusammensetzung ermöglichte die quantitative Beurteilung der Durchmischung auf einer Skala von 0-100%.

Ein neuer Data-Mining-Ansatz wurde entwickelt, um die Tendenz der Rußpartikeln in der Umgebung  bei der Ansammlung von atmosphärischem Wasser zu bewerte, auf der Basis von Massenspektraldaten von Einzelpartikeln. Herkömmlicherweise wird die Analyse auf die gesamte Aerosolmenge angewendet. Bei CHEMBC wurde zum ersten Mal  die Neigung jedes einzelnen Teilchens, neue Wolken bilden, untersucht.

CHEMBC leistet einen wichtigen Beitrag zur Genauigkeit der Klimamodelle sowie  zur Fähigkeit der politischen Entscheidungsträger, um fundierte Entscheidungen zu treffen. Die Rolle, die von Ruß im Klimawandel spielt, ist etwas klarer geworden und die entwickelten Methoden und Techniken versprechen, Licht auf andere klimabedingte Phänomene zu werfen.