Institute und Experten

Moderne Methoden der Aerosolmassenspektrometrie bieten neue Möglichkeiten zur in situ Untersuchung verkehrsbedingter Partikelemissionen. So konnte durch Messungen an einem Fahrzeugprüfstand gezeigt werden, dass sehr kleine (< 100 Nanometer) Partikel im Abgas von Diesel-PKW aus frisch kondensierten Dämpfen von Schwefelsäure und organischen Substanzen bestehen. Diese Neubildung hängt stark vom Schwefelgehalt des Treibstoffs ab, woraus folgt, dass Schwefelsäure die wesentliche Rolle bei der Bildung dieser Partikel spielt. Messungen von Konzentrationen und Größenverteilungen verschiedener Aerosolkomponenten an einer Autobahn sowie in einer Großstadt (New York) zeigten deutlich den unterschiedlichen Einfluss des Verkehrs auf die Zusammensetzung des Umgebungsaerosols in den unterschiedlichen Partikelgrößenbereichen zu unterschiedlichen Tageszeiten.

Stabile Isotope, vor allem von Stickstoff und Kohlenstoff, sind ein neues Hilfsmittel, um die Struktur von Nahrungsnetzen in aquatischen Ökosystemen zu erforschen. Diese Isotope werden auf charakteristische Weise angereichert, wenn organisches Material von einer Nahrungskettenstufe zur anderen weitergegeben wird. Über die Isotopen-Zusammensetzung eines Organismus lässt sich auch die Herkunft der Ressourcen ermitteln. Wissenschaftler der Abteilung Ökophysiologie am Max-Planck-Institut für Limnologie konnten mit dieser Methode zeigen, wie Kohlenstoff aus Methan, im Seesediment gebildet, über Bakterien und Mückenlarven schließlich in Spinnen außerhalb des Gewässers ankommt. Außerdem gelang es nachzuweisen, dass Fische der gleichen Art, die sich morphologisch unterscheiden, auf verschiedene Lebensräume und Nahrungsressourcen in einem See spezialisiert sind.

Die Menschheit verdankt möglicherweise nur einem Zufall, dass sie das Klimasystem bisher nicht noch stärker aus dem Gleichgewicht gebracht hat, als dies ohnehin bereits der Fall zu sein scheint. Der Zufall könnte in der weitgehend von Menschen verursachten Bildung atmosphärischer Schwefelsäure bestehen, aus der klimawirksame Aerosolteilchen entstehen. Jüngste Arbeiten des Max-Planck-Instituts für Kernphysik lieferten neue Einblicke in die Bildung dieser Teilchen. Die Arbeiten umfassen sowohl Prozessuntersuchungen im Labor als auch atmosphärische Messungen von Aerosolvorläufern (Spurengase, Ionen und molekulare Cluster) [1].

Viele Schadstoffe zeichnen sich durch eine Kombination aus schwerer Abbaubarkeit (Persistenz) und hoher Mobilität aus. Sie sind mittelflüchtig, d. h. sie verteilen sich über die Umweltmedien Boden, Wasser, Luft und werden über weite Strecken transportiert. Klima und Stoffeigenschaften wirken in komplexer Weise zusammen und bestimmen globale Transportwege und Verteilung dieser Stoffe, zu denen die so genannten persistenten organischen Schadstoffe (persistent organic pollutants, POPs) und weitere Pestizide und Industriechemikalien zählen. Um Informationen über ihr Umweltverhalten, d. h. Transporte und Umwandlungen, zu gewinnen, muss man Böden, Vegetation, Luft, Ozeane und Eis mit in die Untersuchungen einbeziehen. Von der Gruppe Aerosolchemie des Max-Planck-Instituts für Meteorologie wurde Verteilung, Persistenz und Ferntransport-Potenzial (Reichweite) von einigen POPs mithilfe eines globalen Multikompartiment-Modells, das auf einem allgemeinen Zirkulationsmodell der Atmosphäre aufbaut, studiert.

Erdsystemforschung ist die Wissenschaft des Globalen Wandels, ob natürlich erzeugt oder vom Menschen gemacht. Erdsystemforschung erfordert die Verschmelzung früher getrennter wissenschaftlicher Disziplinen sowie das Erkennen der Erde als ein System miteinander wechselwirkender Kompartimente. Messungen vor Ort, Satellitenfernerkundung sowie numerisches Modellieren sind die Grundpfeiler der Erdsystemforschung und haben in den zurückliegenden Jahren dramatische Fortschritte erfahren. Die Partnerschaft „Erdsystemforschung“ ist der Verbund der Max-Planck-Institute, die sich der Erdsystemforschung widmen, mit zusätzlichen Beiträgen von mehreren Max-Planck- sowie anderen Instituten.