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Dicke Luft am Meer

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 22.06.2009 10:40

Die Küstenlage ist für viele Orte keineswegs ein Garant für akzeptable Luftqualität. Die Umgebung der viel frequentierten Hafenstädte der südlichen Nordsee weiß davon ebenso ein Lied zu singen, wie Los Angeles mit seiner sprichwörtlich smoggeschwängerten Luft, oder die Hafenstädte Asiens. Tatsächlich trägt die frische Brise noch zur Verschlechterung der Luft bei. In der aktuellen „Nature Geoscience“ erklären US-Klimaforscher, wie das Aufeinandertreffen von Seeluft und Abgasen die Entstehung von Schadstoffen begünstigt.

Hamburger HafenDie Golfküste und die südliche Ostküste der USA gehören zu den besonders stark befahrenen Routen der Weltmeere. Hier kreuzen sich bedeutende Handelsrouten zwischen Nord-, Mittel- und Südamerika mit dem intensiven Schiffsverkehr von und zu den Ölfeldern im Golf von Mexiko. Kapitän und Steuermann der „Ronald H. Brown“ mussten daher auf der Fahrt von Charleston nach Houston oft ihr ganzes nautisches Geschick aufwenden, um im Strom der Tanker und Frachter und zwischen den Ölplattformen hindurchzunavigieren. Denn das Forschungsschiff des US-Wetterdienstes NOAA war vornehmlich nachts unterwegs und musste auch nahe an Tanker oder Ölplattformen heranfahren. „Wir waren hinter den Stickoxiden NO3 und N2O5 her, die beide im Sonnenlicht zerfallen, so daß wir sie nur nachts messen konnten”, berichtet der Atmosphärenchemiker Hans Osthoff, Assistenzprofessor an der kanadischen Universität von Calgary. Die Stickoxide quellen natürlich in reichlicher Menge aus den Schornsteinen der Schiffe und den Kaminen der Plattformen.

Die Wissenschaftler an Bord des Forschungsschiffs  interessierten sich für die beiden Stickoxide, weil sie der Ursprung einer Reaktionskaskade sind, an deren Ende bodennahes Ozon steht, der Hauptbestandteil des so genannten Sommersmogs. Tatsächlich fanden die Atmosphärenchemiker während der langen Messnächte in jeder Abgasfahne reichlich von diesen lichtempfindlichen Stickstoffverbindungen. Und nicht nur sie. Es tauchte auch eine andere Verbindung auf, deren Zerfallsstoffe bei Tag die Ozonproduktion zusätzlich steigern. „Nytrilchlorid besteht aus Stickstoff, Sauerstoff und Chlor und entsteht, wenn unsere lichtempfindlichen Stickoxide auf Aerosole treffen, die Chlor-Ionen an ihrer Oberfläche tragen“, erklärt Fahrtleiter James Roberts vom NOAA-Earth System Laboratory in Boulder, Colorado. Das Chlor ist in der Meeresbrise natürlich auch reichlich enthalten, denn die Luft enthält feinstverteilte Meerwassertröpfchen mit den entsprechenden Gehalten an Meersalz.

„Das Nitrylchlorid zerfällt bei Licht, aber langsamer“, erklärt Roberts weiter, „dabei setzt es nicht nur Stickoxide frei, die die Ozonbildung katalysieren, sondern vor allem auch Chlor-Radikale, die tagsüber die chemischen Reaktionen noch weiter anheizen.“ Wo sich dank des Meersalzes in der Luft des Nachts Nitrylchlorid bildet, entsteht am Tag ein Drittel mehr Ozon als anderswo. „Das war unerwartet“, so Osthoff, „es reichen schon sehr geringe Mengen Meersalz aus, um das Ganze in Gang zu bringen. Deshalb konnten wir diesen Effekt auch noch ein Stück ins Binnenland hinein beobachten.“ Die Atmosphärenchemiker vermuten, dass dieser Prozess überall da abläuft, wo meersalzhaltige Luftmassen auf abgasbelastete treffen.

Ronald H. Brown vor MadeiraDie Verstärkung der Sommersmogbildung ist nicht die einzige Folge der Umweltverschmutzung durch Schiffe. Deutsche Wissenschaftler hatten vor einiger Zeit entdeckt, dass die Schwefel- und Stickoxide aus ihren Schornsteinen die Wolkenbildung lokal beeinflussen. Die Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Meteorologie in Hamburg hatten die Wolkendecke über den drei am stärksten emittierenden Häfen der EU – Rotterdam und Antwerpen sowie das walisische Milford Haven – mit der Wolkendecke über ihrem Hinterland und über einem Vergleichsstück in der offenen Nordsee verglichen. Stickoxide und Schwefeldioxid sollten die Wolken besonders stark beeinflussen, da sie die Kondensationskeime für die winzigen Wassertröpfen liefern, aus denen sich Wolken zusammensetzen.

Und tatsächlich unterschied sich die Wolkendecke über den Gebieten um die drei Häfen herum stark von der über dem Inland und der Offenen See. Die Rückstrahlkraft der Wolken über den Küstenstreifen, die so genannte Albedo, war wesentlich stärker als über den Vergleichsgebieten. Außerdem war die Temperatur an ihrer Oberkante wesentlich niedriger, ein Zeichen dafür, daß die Wolken in größere Höhen aufstiegen. Die massive Zusatzlast an Kondensationskeimen durch die Schiffsabgase produziert außerordentlich viele, aber dafür kleinere Wassertröpfchen, die sie wesentlich dauerhafter als andere Wolken machen und wegen fehlenden Nieselns beim Gefrieren auch höher steigen lassen. „Als Konsequenz erhält die Gegend darunter wesentlich weniger Sonnenenergie, der Temperaturunterschied zwischen Tag und Nacht schrumpft“, erklärte Hartmut Graßl emeritierter Direktor des Instituts damals. Aus solchen Wolken fällt überdies seltener Regen.

Der intensive Schiffsverkehr im Ärmelkanal und der südlichen Nordsee hat es sogar fertiggebracht, die Luftverbesserung zu konterkarieren, die in den vergangenen 20 Jahren durch die immer striktere Umweltgesetzgebung in der EU und den wirtschaftlichen Niedergang im ehemaligen Ostblock erreicht wurde. „Überall in Mittel- und Westeuropa wurde die Lufttrübung geringer, nur über dem Kanal nicht“, berichtete Graßl und forderte eine intensivere Untersuchung. Sowohl die europäischen Wissenschaftler als auch ihre amerikanischen Kollegen fordern ebenfalls eine Verringerung der Stickoxidemissionen. Osthoff: „Wir sollten in den Häfen die Stickstoffoxid-Emissionen begrenzen, indem wir den Schiffen Strom von Land zur Verfügung stellen, damit sie nicht ständig ihre Motoren für die eigene Energieversorgung laufen lassen müssen.“

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