Troposphärenforschung Brände in Kalifornien: Der Rauch zieht bis nach Mitteldeutschland

Im September vergangenen Jahres stand die US-Westküste in Flammen. Und diese Rauchschwaden gelangten in wenigen Tagen bis nach Leipzig. Das haben jetzt Forscherinnen und Forscher vom Leibniz-Institut für Troposphärenforschung herausgefunden. Sie konnten zeigen: Der Rauch der Feuer trübte den Himmel und schwächte das Sonnenlicht um etwa ein Drittel ab.

Ein Feuerwehrmann versucht einen Waldbrand zu löschen.
Feuer gegen Feuer. Feuerwehrmann Josh Aguirre zündet Anfang September einen kontrollierten Brand entlang der Nacimiento-Fergusson Road in der Nähe von Lockwood, Kalifornien an, um die südöstliche Flanke des Dolan Fire zu kontrollieren. Den Rauch dieser Feuer konnte man sogar über Mitteldeutschland sehen. Bildrechte: imago images/ZUMA Wire

Nur drei bis vier Tage hatte der Rauch für die gesamte Strecke von Kalifornien nach Leipzig gebraucht. Allein die 3.000 Kilometer über den Atlantik legte er in nur einem Tag zurück. Dann war er in Europa und bei der Messstation des Instituts für Troposphärenforschung (TROPOS) in Leipzig angekommen. Meteorologe Holger Baars erinnert sich:

Am 11. September haben wir mit unseren Messgeräten hier am Institut festgestellt, dass hier etwa ab drei Uhr nachts Aerosolschichten, also Partikel in einer Höhe von zwölf Kilometer zu sehen waren, die dann im Laufe des Tages immer weiter abgesunken sind und stärker geworden sind.

Dr. Holger Baars, Abteilung Fernerkundung atmosphärischer Prozesse, TROPOS

Ein Phänomen, das die kommenden Tage nicht nur die Forscher an ihren Geräten beobachteten, sondern die Leipziger selbst auch: Obwohl keine Wolke zu sehen war, erschien der Himmel milchig und dunstig. Die Rauchpartikel trübten die Atmosphäre wie kaum zuvor und schwächten das Sonnenlicht um ein ganzes Drittel ab. Woher aber dieser Rauch kam, war zu dem Zeitpunkt noch nicht klar. Das haben die Wolkenforscher aus Leipzig jetzt herausgefunden.

Kalifornischer Rauch
Der Sonnenuntergang am 12.09.20 über Leipzig war milchig-gelb - ein Zeichen für Staub in der Atmosphäre. Bildrechte: Tilo Arnhold, TROPOS
Holger Baars
Bildrechte: Holger Baars/privat

Rückverfolgungen haben dann gezeigt, dass diese Partikel tatsächlich von den Waldbränden in Kalifornien kommen, die zu der Zeit sehr stark waren, dort aufgrund der meteorologischen Bedingungen auch in sehr große Höhe gelangt sind und dann mit dem Jetstream in drei bis vier Tagen nach Leipzig geweht wurden.

Dr. Holger Baars

Rauch kann die Ozonschicht angreifen

Diese Rückverfolgung geschah mit Computersimulationen. Zu riechen war vom Rauch oder seinen Partikeln übrigens nicht. Auch auf die Gesundheit wird sich der kalifornische Rauch in Leipzig nicht maßgeblich ausgewirkt haben, schätzt Meteorologe Baars. Dafür blieben die Schwaden zu weit oben. Alles in allem war es vielleicht einige Grad kühler, als vorhergesagt, mehr war aber nicht. Das war bei anderen Feuern schon anders. Wenn der Rauch in große Höhen gelangt, kann das schlecht sein fürs Ozon. "Und wenn man zum Beispiel einmal in einer gewissen Höhe ist, also in der sogenannten Stratosphäre, dann kann dieser Rauch da auch nicht so einfach weg", so Baars.

Das heißt der kann nicht wie sonst die Dreckpartikel in der Atmosphäre mit dem Regen wieder ausgewaschen werden, sondern er verbleibt dort. Und dort kann dann auch letztendlich dieser Rauch die Ozonschicht beeinflussen, indem zum Beispiel das Ozon schneller abgebaut wird und somit das Ozonloch wieder größer wird.

Dr. Holger Baars

Das passierte erst vergangenes Jahr durch die starken Waldbrände in Australien. Überhaupt stellen die Wolkenforscher fest: Waldbrände nehmen zu und werden intensiver. Rauch finden sie immer und überall.  Egal an welchen entlegenen Stellen sie messen, ob auf dem Forschungsschiff Polarstern in der Arktis oder an der Südspitze von Chile.

Diagramm - Kalifornischer Rauch
Lidarmessung am Freitag, den 11.09.20, am TROPOS in Leipzig: Die Rauchwolke (gelb-rot) zieht ab etwa 4 Uhr MESZ über Leipzig und sinkt im Laufe des Tages leicht ab. Stärkste Intensität war ca. 10 Uhr MESZ. Bildrechte: Holger Baars, TROPOS

Zwei Messungen parallel: aus Leipzig und aus dem Weltall

Die Messungen im Fall der kalifornischen Waldbrände erfolgten dabei parallel aus dem Weltall und von Bodenstationen wie in Leipzig. Hier nutzt das TROPOS sogenanntes Lidar, das steht für Light Detection And Ranging und ist ein Lichtradar. Ein Signal wird abgestrahlt und die Reflexion gibt Auskunft über Ort und Entfernung der Partikel. Der Dopplereffekt wird dann genutzt, um die Windgeschwindigkeit in den verschiedenen Höhen der Atmosphäre zu messen. Der ESA-Satellit Aeolus hat als bisher einziger Satellit ebenfalls ein solches Radar an Bord, so dass die Messung auch aus dem All erfolgen kann. Mit diesen gekoppelten Untersuchungen können die Forscher dem Rauch exakt folgen, und noch mehr, so Dr. Sebastian Bley vom TROPOS, der die vergangenen drei Jahre am Forschungszentrum ESRIN der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) im Aeolus-Projekt mitwirkte.

Es wird erwartet, dass diese einzigartige Konfiguration zu verbesserten Vorhersagen solcher globalen Rauchausbreitung aber auch allgemein des Wetters beiträgt.

Dr. Sebastian Bley, Abteilung Fernerkundung atmosphärischer Prozesse, TROPOS

Link zur Studie

Die Untersuchungen wurden von der Bundesregierung und der EU gefördert.
Baars et.al "Californian wildfire smoke over Europe: A first example of the aerosol observing capabilities of Aeolus compared to ground-based lidar" ist in Geophysical Research Letters erschienen.

(kd/gp)

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