Aerosol-Strahlungsantrieb von feuerbedingten Staubemissionen in einer sich verändernden Umwelt

• Antragstellerin: Professorin Dr. Kerstin Schepanski
• Fachliche Zuordnung: Physik und Chemie der Atmosphäre
• Förderung: Förderung seit 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 432456920

Mineralstaub-Aerosolpartikel, winzige Bodenpartikel, die durch Winde von spärlich bewachsenen oder kahlen Böden mobilisiert und schließlich in die Atmosphäre befördert werden, tragen erheblich zur globalen Aerosolbelastung bei. In der Atmosphäre schwebend und durch die vorherrschenden Winde verteilt, interagieren Mineralstaubpartikel mit der Strahlung und wirken sich so auf den Strahlungshaushalt der Erde aus. Des Weiteren stimulieren sie die Wolken- und Niederschlagsbildungsprozesse, was sich letztlich auf den atmosphärischen Wasserkreislauf auswirkt. Sobald die Mineralstaubpartikel durch Sedimentations- und Ablagerungsprozesse aus der Atmosphäre entfernt wurden, können sie die Bioproduktivität des Ökosystems anregen und sich schließlich auf den Kohlenstoff- und Nährstoffkreislauf auswirken. Neben dem klassischen Eintrag von Mineralstaub durch atmosphärische Winde (z. B. Winderosion) können Mineralstaubpartikel auch durch feuerinduzierte Winde und pyrokonvektive Aufwinde, wie sie bei Waldbränden und in deren Umgebung auftreten, in die Atmosphäre eingetragen werden. Angesichts der globalen atmosphärischen Staubbelastung stellt die feuerbedingte Staubemission einen zusätzlichen Staubemissionsmechanismus dar, der schließlich zu höheren atmosphärischen Staubkonzentrationen führt und damit den Strahlungsantrieb und die mit dem Staubaerosol verbundenen Rückkopplungen, z. B. auf Strahlung, Wolken und Ökosysteme, verändert. Was die modulierende Rolle von Waldbränden für die Emission von Mineralstaub anbelangt, so lassen sich zwei Hauptauswirkungen beobachten: (i) Staubeintrag während aktiver Waldbrände durch feuerinduzierte Staubemissionsprozesse und (ii) Staubeintrag von Oberflächen nach dem Feuer durch windgetriebene Staubemissionsprozesse. Da sich beide auf die atmosphärische Staubkonzentration und damit auf das Ausmaß des Strahlungsantriebs auswirken, zielt dieses Forschungsprojekt darauf ab, die Rolle von Waldbränden für die atmosphärische Staubkonzentration zu quantifizieren. Um dies zu erreichen, wollen wir die feuerassoziierten Staubemissionsprozesse (feuer- und windgetrieben) im Rahmen eines Atmosphäre-Aerosol-Modells explizit zu berücksichtigen. Wenn wir in der Lage sind, die Rolle von Waldbränden für die atmosphärische Staubkonzentration zu quantifizieren und schließlich zu bewerten, wird dies letztlich unsere Schätzungen zum Strahlungsantrieb durch Aerosole verbessern, einem Schlüsselparameter für das Verständnis des vergangenen, gegenwärtigen und zukünftigen Klimas.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen