Luftqualität und Klimawandel

Seit 2006 lebt fast die Hälfte der Erdbevölkerung in städtischen Gebieten, und das Wachstum von „Megastädten“ und Industriezentren schreitet weiter voran. Die Kontrolle der Luftqualität ist in vielen Ländern immer noch mangelhaft, und so wird, vor allem durch Ferntransport von Luftverunreinigungen, lokale Luftverschmutzung ein globales Problem. Um diese Auswirkung auf das globale Klima besser zu verstehen, kombinieren wir verschiedene methodische Ansätze: Wir untersuchen die Erdatmosphäre weltweit mit neuartigen, selbst gebauten Instrumenten an Bord von Passagier- und Forschungsflugzeugen. Wir entwickeln neue Auswertungsmethoden, um aus Satellitenmessungen globale Verteilungen atmosphärischer Spurenstoffe zu bestimmen. Die so gewonnenen Daten vergleichen wir mit den Ergebnissen globaler Computermodelle. Für die Entwicklung und Anwendung solcher Modelle ist unser Institut eine der führenden Forschungseinrichtungen weltweit. Ein besonderer Schwerpunkt ist die Wissensvermittlung an die Öffentlichkeit: für diesen Zweck haben wir das anschauliche Exponat “Sommersmog“ entworfen.

Exponatbeschreibung

Modell des Höhenforschungsflugzeugs HALO: HALO ist ein neues deutsches Forschungsflugzeug für die Untersuchung der Erdatmosphäre. Mit einer Flughöhe von mehr als 15 Kilometern und einer Reichweite von mehr als 8000 Kilometern ermöglicht HALO erstmals Messungen auf der Skala von Kontinenten, auf allen Breiten, von den Tropen bis zu den Polen sowie in Höhen bis zur unteren Stratosphäre. Die Qualität der Messungen eröffnet eine neue Dimension in der Atmosphären- und Klimaforschung sowie Erdbeobachtung. Das Max-Planck-Institut für Chemie hat sich mit Unterstützung der Max-Planck-Gesellschaft von der ersten Vorschlagsphase an sehr stark für das Zustandekommen des HALO-Projekts eingesetzt und wird dies bis nach der Instrumentierung und den ersten Tests im Jahre 2008 fortsetzen.

Modell der CARIBIC-Sonde: CARIBIC ist das Kürzel für ein europäisches Projekt unter Federführung des Max-Planck-Instituts für Chemie, bei dem Passagierflugzeuge für die Untersuchung der Zusammensetzung der Erdatmosphäre sowie der dortigen chemischen Prozesse und Transportvorgänge genutzt werden. Ein Airbus A340-600 der Lufthansa ist seit 2004 auf Langstrecken- und Intercontinentalflügen mit einem Messlabor ausgestattet. Unterhalb des Flugzeugbauchs ist ein 30 Zentimeter langes, komplexes und stabiles Lufteinlasssystem mit Mess-Sonden montiert, das die Probenluft einsammelt und sie zu den empfindlichen Instrumenten in einem Messcontainer leitet, der im vorderen Laderaum des Airbusses untergebracht wird. Hier werden die Proben – Spurengase und Aerosolpartikel – an Ort und Stelle genau analysiert.

Computersimulation: Dicke Luft breitet sich aus: Kohlenmonoxid (CO) reagiert in der Atmosphäre mit freien Hydroxyl-Radikalen zu Kohlendioxid und dabei wird Ozon gebildet. In großen Konzentrationen senkt es das atmosphärische Selbstreinigungspotential. Forschern am Max-Planck-Institut für Chemie ist es gelungen, die Ausbreitung von Kohlenmonoxid  für bodennahe Luftschichten und für Luftschichten in einer Höhe von 10 km  zu simulieren. Dadurch konnten sie eine „chemische Wettervorhersage“ entwickeln, mit der die Veränderungen der Konzentrationen von Ozon und Kohlenmonoxid in der Atmosphäre prognostiziert werden können.

Exponat Sommersmog - Ozonbildung selbst simulieren: Warum ist Ozonsmog meistens ein Problem im Sommer, und das insbesondere in Industriestädten und verkehrsreichen Ballungszentren? Das interaktive Exponat „Sommersmog“, das aus einem umgebauten Spielautomaten entstanden ist, simuliert, unter welchen Bedingungen das bodennahe Ozon und der so genannte Sommersmog gebildet werden. Über Drehknöpfe können die Besucher die drei wichtigsten Faktoren ─ Verkehr und Industrie, Jahreszeit und Bioaktivität sowie Tageszeit und Licht ─ variieren und dabei verfolgen, wie sich die Ozonwerte verändern. Die kritische Grenze zum Sommersmog kann man auf der Anzeigentafel mit Alarmleuchte weder übersehen noch überhören.
Das anschauliche Experiment haben Wissenschaftler und Techniker des Max-Planck-Instituts für Chemie in Mainz entworfen und gebaut.

Eigendarstellung

Das Max-Planck-Institut für Chemie ist das älteste unter den derzeit 80 Instituten der Max-Planck-Gesellschaft. Das Forschungsinstitut ─ international anerkannt in den Geowissenschaften, insbesondere auf dem Gebiet der Chemie des Systems Erde ─ widmet sich dem Verständnis der Entstehung, Entwicklung und Zukunft unseres Planeten und seiner Nachbarn. Die Erde und ihr Umfeld werden in unterschiedlichen Größenbereichen, vom Nanopartikel bis zum Planeten und von der Ökosystemdynamik bis zum globalen Klimawandel erforscht. Das Institut fördert zudem Wissen und Methoden, die für eine nachhaltige Nutzung der natürlichen Ressourcen und zum Schutz der Umwelt notwendig sind.