"Grünes Treibhausgas" recycelt sich und reinigt die Atmosphäre
Von Christina Phillis.
Während Forscher ihre Modelle zum Klimawandel weiter verfeinern, um zuverlässigere Vorhersagen zu treffen, könnte ein einfaches Molekül eine wichtige Rolle spielen. Das Hydroxylradikal (-OH), von dem bekannt ist, dass es andere Treibhausgase abbaut, hat sich laut einer Studie von NASA-Forschern in der Atmosphäre selbst erhalten oder "recycelt". Seine Quellen und seine Fähigkeit, sich selbst zu erneuern, sind wichtig, wenn man versucht, zukünftige Mengen an Treibhausgasen in unserer Atmosphäre vorherzusagen.
Einfach und doch mächtig
Die Forscher waren in erster Linie an der Untersuchung des Hydroxylradikals interessiert, weil es die Lebensdauer anderer Gase verändern kann, darunter Methan, das nach Kohlenstoff der zweitgrößte Verursacher der globalen Erwärmung ist. Dieses einfache Molekül ist nur eine Kombination aus einem Wasserstoffatom und einem Sauerstoffatom mit einem freien Elektron.
Bevor die Wissenschaftler die Ergebnisse dieser Studie untersuchten, gingen sie davon aus, dass das Hydroxylradikal aus der Atmosphäre verschwinden würde, wenn es mit Methan interagiert, insbesondere bei zunehmenden Methanemissionen. Wenn es jedoch von anderen Gasen umgeben ist, bleibt das Hydroxylradikal bestehen. "Wenn OH mit Methan reagiert, verschwindet es nicht unbedingt in Gegenwart anderer Gase, insbesondere Stickoxide (NO und NO2)", so die Atmosphärenchemikerin und Hauptautorin Julie Nicely, PhD. Nach der Reaktion mit Methan reagieren die Produkte mit den Stickstoffoxiden und bilden erneut Hydroxylradikale.
"Unsere Fähigkeit, Hydroxyl aufzulösen, wird die Klimamodelle nicht revolutionieren, aber unser Vertrauen in sie erhöhen."
Um die verschiedenen Quellen von Hydroxylradikalen besser zu verstehen, haben die NASA-Forscher ein Computermodell von Satellitenbeobachtungen verwendet, um verschiedene Gase im Zeitraum von 1980 bis 2015 zu untersuchen. Dabei stach eine neue potenzielle Quelle von Hydroxylradikalen hervor: die wachsenden tropischen Regionen der Erde.
Die Tropen scheinen sich aufgrund der steigenden Temperaturen, die sich auf die Luftzirkulationsmuster auswirken, auszudehnen. Außerdem sind die Tropen aufgrund des reichlich vorhandenen Wasserdampfs und des ultravioletten Sonnenlichts ein idealer Ort für die Bildung von Hydroxylradikalen. Wenn Licht in die Atmosphäre eindringt und mit Wasserdampf und Ozon reagiert, werden zwei Hydroxylradikale gebildet. Die Zunahme des tropischen Klimas aufgrund der globalen Erwärmung kann den Gehalt an Hydroxylradikalen in der Atmosphäre erhöhen.
Obwohl diese zusätzlichen Quellen von Hydroxylradikalen relativ klein sind, haben sie laut den Forschern der Studie einen großen Einfluss auf die Auffüllung der Hydroxylradikale, die beim Abbau von Methan verwendet werden. Der Goddard-Atmosphärenchemiker Tom Hanisco sagte, dass es keine Garantie dafür gibt, dass sich die Hydroxylradikale weiterhin auf die gleiche Weise erneuern werden, wenn sich die Atmosphäre im Zuge des Klimawandels weiterentwickelt. Dr. Nicely ist jedoch der Meinung, dass diese Ergebnisse dazu beitragen werden, die Wechselwirkungen dieser beiden Gase in der Atmosphäre, die für den künftigen Klimawandel entscheidend sind, besser zu verstehen und vorherzusagen.
Bohren nach Antworten
Ergänzend zur NASA-Studie gibt es ein separates Projekt, an dem australische und US-amerikanische Forscher beteiligt sind, die sich in die Antarktis begeben, um historische Daten über die Konzentrationen von Hydroxylradikalen zu sammeln. Um Proben zu gewinnen, die repräsentativ für die Atmosphäre vor der globalen Erwärmung sind, wird das Team Luftblasen aus 230 Meter tiefen Eisbohrkernen entnehmen. Da das Hydroxylradikal nur eine Sekunde lang besteht, bevor es mit anderen Gasen reagiert, werden sie Kohlenstoff-14 in Kohlenmonoxid als Stellvertreter verwenden.
Bisher haben Wissenschaftler nur atmosphärische Modelle zur Bestimmung der Hydroxylradikalkonzentrationen verwendet. Diesen Modellen zufolge sind die Konzentrationen in den letzten 120 Jahren stabil geblieben und haben in den 1970er Jahren mit der Erwärmung zu steigen begonnen. Die Antarktisforscher glauben, dass ihre Arbeit dazu beitragen wird, die von den atmosphärischen Modellen vorhergesagten Trends zu bestätigen.
"Unsere Fähigkeit, Hydroxyl aufzulösen, wird die Klimamodelle nicht revolutionieren, aber sie wird unser Vertrauen in sie erhöhen," sagte Matt Woodhouse, Klimamodellierer bei CSIRO.
Forschungsprojekte wie diese bestätigen, dass selbst die kleinsten Details im Kampf gegen den Klimawandel helfen können. Unsere Fähigkeit, das einfache Hydroxylradikal zu verstehen, kann einen großen Einfluss auf unser Verständnis der globalen Erwärmung haben.
