Asiatischer Monsun beeinflusst Klima weltweit

Schadstoffe aus Ländern wie Indien und China nehmen Einfluss auf das globale Klima und die Ozonschicht.

Schadstoffe aus Ländern wie Indien und China sorgen nicht nur für eine regionale Belastung der Atmosphäre. Der asiatische Monsun trägt diese Emissionen in höhere Luftschichten und nimmt damit Einfluss auf das globale Klima und die Ozonschicht.

Die starke Bevölkerungszunahme und ein rasantes Wirtschaftswachstum in Südostasien führen zu erhöhten regionalen und damit weltweiten Schadstoffemissionen. Insbesondere der asiatische Sommer-Monsun stellt eine dauerhafte Großwetterlage (atmosphärisches Zirkulationssystem) dar, die umweltrelevante Emissionen von der bodennahen Grenzschicht, der Troposphäre, in die darüber liegende Stratosphäre transportiert. Um die damit verbundene globale Umweltbelastung nachhaltig reduzieren zu können, ist ein detailliertes Verständnis solcher Transportwege von enormer Bedeutung.

Im Höhenbereich von etwa 10 bis 18 km bildet der asiatische Monsun ein nahezu stationäres über drei Monate bestehendes Hochdruckgebiet über fast ganz Asien.Dieses Hochdruckgebiet, deren Kern bei etwa 30° N, also über Nordindien liegt, bindet sehr wirksam durch starke Konvektion Emissionen, die vor allem aus Indien, Süd-China und Indonesien in die Atmosphäre befördert werden. Deshalb finden sich erhöhte Werte an Spurengasen wie Wasserdampf, Kohlenstoffmonoxid (CO), Schwefeldioxid (SO2) oder Cyanwasserstoff (HCN) in der Troposphäre sowie erniedrigte Werte wie Ozon oder Chlorwasserstoff (HCl) in der Stratosphäre. Diese in den letzten Jahren viel diskutierte Erkenntnis, konnte vor allem aus Satellitenbeobachtungen abgeleitet werden, wobei die Quantifizierung der transportierten Schadstoffmengen Gegenstand der aktuellen Forschung ist.

Eine schematische Beschreibung der atmosphärischen Zirkulation findet sich in Abbildung 1. Während die Troposphäre durch eine zyklonare Strömung (Tiefdruckgebiet) charakterisiert ist (rot, gegen den Uhrzeigersinn), die sich auch durch starke Monsunniederschläge auszeichnet, stellt sich in der oberen Troposphäre und in der unteren Stratosphäre eine stabile, antizyklonale (Hochdruckgebiet) Bewegung ein (blau, mit dem Uhrzeigersinn). Dieses dauerhafte  Zirkulationsmuster bindet anthropogene Schadstoffe ein, die bis in die Stratosphäre befördert werden.

Ein Vertikalschnitt entlang des Breitengrades (90° E, siehe Abbildung 2) zeigt die Vertikalverteilung von CO. Die Isolinien des Windes (Westwinde - durchgezogen, Ostwinde - gestrichelt) zeigen die Lage des Hochdruckgebietes. Die erhöhten Werte von Kohlenmonoxid, die ein Indikator für verstärkte Biomassenverbrennung sind, erstrecken sich bis hin zur Tropopause (blau), der Grenzschicht zwischen Tropo- und Stratosphäre. Erhöhte Werte von CO sind aber auch noch in der Stratosphäre, also oberhalb der Tropopause deutlich zu sehen. Das Hochdruckgebiet wirkt wie ein Kamin in dem die anthropogenen Abgase, verstärkt durch die Wirkung des Himalayas (grau), nach oben steigen.

Abbildung 3 zeigt deutlich die Größe der horizontalen Ausdehnung des Hochdruckgebietes. Außerdem wird die Vermischung mit der stratosphärischen Umgebungsluft mit F11 einem zur Familie der Fluorkohlenwasserstoffe (FCKWs) gehörenden Spurengas sichtbar. Zwar sind FCKWs inzwischen verboten, wurden aber bis ins Jahr 2000 in der Industrie insbesondere als Treibgas und Kältemittel eingesetzt. FCKWs sind für den Abbau der Ozonschicht in der Stratosphäre verantwortlich.

Die Horizontalverteilung von FCKW (F11) wurde vom Forschungszentrum Jülich mit dem Chemie-Transport-Modell (CLaMS) für den 9. August 2003 in etwa 18 km Höhe berechnet.

Ein besonders wichtiger Einfluss des Asiatischen Monsuns auf das Klima resultiert aus dem erhöhten Eintrag des Wasserdampfes (H2O) in die üblicherweise sehr trockene Stratosphäre. Vor allem im Sommer (Abbildung 4 sowie Film 2) stellt das Hochdruckgebiet den wichtigsten Mechanismus dar, mit dem die Stratosphäre befeuchtet wird und somit zu einer Verstärkung des anthropogen bedingten Treibhauseffektes führt. Obwohl H2O zu den wichtigsten natürlichen Treibhausgasen gehört, ist sein quantitativer Beitrag zur Erderwärmung, vor allem wegen der mit den Wolken verbundenen Unsicherheiten, nur sehr unzureichend bekannt und wird derzeitig erforscht.

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