Parametrisierung des Einflusses von Stoppelbränden auf die Emission von Mineralstaub

• Antragstellerin: Professorin Dr. Kerstin Schepanski
• Fachliche Zuordnung: Physik und Chemie der Atmosphäre
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 432456920

Aerosol, winzige Partikel in der Atmosphäre suspendiert, sind in der Atmosphäre allgegenwärtig und Teil vieler klimarelevanter Prozesse, die den Energiehaushalt der Erde bestimmen. Allerdings sind immer noch große Unsicherheiten mit der Beschreibung der Aerosolquellen, Emissions- und Rückkopplungsprozessen verbunden, die die Genauigkeit der Erdsystemmodelle und Klimaprojektionen einschränken.Aerosol ist hinsichtlich seiner Quellen, Eigenschaften und Auswirkungen sehr unterschiedlich. Natürliches Aerosol wird von natürlichen Quellen wie Wüsten emittiert, in denen kahler Boden anfällig für Winderosion ist. Das kohlenstoffhaltige Verbrennungsaerosol wird von Wildbränden freigesetzt, die durch die Vegetation angeheizt werden. Sowohl mineralische Bodenpartikel, die durch Wind in die Atmosphäre eingetragen werden, als auch kohlenstoffhaltiges Aerosol, das durch den pyrokonvektiven Auftrieb des Feuers in die Atmosphäre emittiert wird, sind ein natürlicher Prozess, können aber auch durch menschliche Aktivitäten ausgelöst werden. So kann z.B. die landwirtschaftliche Bodennutzung die Anfälligkeit der Landoberfläche für Winderosion erhöhen. Landnutzungspraktiken wie Stoppelbrände, mit denen Vegetationsrückstände verbrannt werden, tragen erheblich zur lokalen Luftbelastung durch Verbrennungsaerosole bei. Darüber hinaus erhöht das Abbrennen von Vegetationsrückständen das Winderosionspotenzial in zweierlei Hinsicht: Erstens erhöht die Entfernung von Vegetation die Anfälligkeit der Bodenoberfläche für Winderosion. Zweitens verstärkt die Pyrokonvektion das umgebende Windfeld und erhöht die atmosphärische Turbulenz, was die windbedingte Staubpartikelmobilisierung erhöht.Angesichts der Komplexität der Umgebungsbedingungen und Prozesse, die die natürliche Aerosol-Emission steuern und antreiben, sind Untersuchungen zum Emissionsprozess und dessen genaue Darstellung in mathematisch-physikalischen Modellen unvermeidlich. Obwohl es individuelle Parametrisierungen für verschiedene Aerosolemissionsprozesse gibt, werden diese unabhängig voneinander verwendet. Die gemeinsame Betrachtung ist insbesondere für Brände auf landwirtschaftlich genutzten Flächen relevant, in denen sonst die Vegetation die Winderosion hemmt. Um dieses Defizit zu beheben, zielt das Projekt auf die Entwicklung einer Parametrisierung ab, die die durch landwirtschaftliche Brände verursachte Mineralstaubemission beschreibt. Getestet werden soll die entwickelte Parametrisierung für Südost-Australien, wo Stoppelbrände und Winderosion von landwirtschaftlich genutzten Flächen weit verbreitet sind.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen