Dürre und Starkregen: Fossile Brennstoffe verändern Wasserkreislauf

Moderne Filteranlagen wandeln die umweltschädlichen Abgase von Kraftwerken und Schiffen in ultrafeine Nanopartikel um – doch damit ist das Problem nicht gelöst. Denn die Partikel könnten in der Atmosphäre für verheerende Wetterextreme verantwortlich sein.

Von Marina Weishaupt
Veröffentlicht am 25. Mai 2022, 09:53 MESZ
Von Starkregen spricht man, wenn in kürzester Zeit größere Regenmengen auf einmal fallen. Schnell ansteigenden Wasserstände ...

Von Starkregen spricht man, wenn in kürzester Zeit größere Regenmengen auf einmal fallen. Schnell ansteigenden Wasserstände und Überschwemmungen sind oft die Folge.

Foto von NOAA / Unsplash

Extremwetterereignisse wie die Hochwasserkatastrophe 2021 oder anhaltende Dürren mit massivem Wasserverlust sind hierzulande und weltweit keine Seltenheit. Oftmals werden die mit dem menschengemachten Klimawandel einhergehenden Veränderungen dafür verantwortlich gemacht. Doch neben dem Klimawandel gibt es auch andere anthropogene – also vom Menschen beeinflusste – Ursachen, die Dürreperioden und Starkregenereignisse begünstigen. 

Forschende des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und des unabhängigen Forschungsinstituts Airborne Research Australia belegen nun in ihrer Studie einen direkten Zusammenhang zwischen ultrafeinen Partikeln (UFP) aus den Abgasen fossiler Brennstoffe und einem weltweit veränderten Wasserkreislauf. 

Ultrafeine Nanopartikel: Ein globales Problem

Dürren und Starkregenereignisse nehmen zu – und werden auch in Zukunft vermehrt auftreten. „Bislang wurden diese Veränderungen in der Klimaforschung hauptsächlich auf das zunehmende Kohlendioxid und die entsprechend höhere Wasserdampfkapazität einer sich erwärmenden Atmosphäre zurückgeführt“, sagt Dr. Wolfgang Junkermann vom Institut für Meteorologie und Klimaforschung – Atmosphärische Umweltforschung des KIT in Garmisch-Partenkirchen in einer Pressemitteilung.

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Denn neueste Erkenntnisse belegen: Die bis zu 100 Nanometer – das entspricht lediglich einem Milliardstel Meter – großen Abgaspartikel aus Kohlekraftwerken und Schiffsmotoren tragen einen erheblichen Anteil zur Erderwärmung bei. Im Rahmen seiner Forschung wertete Junkermann zusammen mit dem Klimaforscher Professor Jorg Hacker vom unabhängigen Forschungsinstitut Airborne Research Australia (ARA) Aerosolmessungen aus ganz Europa, Australien, Kenia, Mexiko und der Mongolei aus. 

„In all unseren Studien fanden wir selbst in typisch ländlichen oder unberührten Umgebungen wie dem Grasland der Inneren Mongolei oder dem australischen Outback überraschend hohe, aber eher lokalisierte Konzentrationen von Partikeln in Nanometergröße”, so das Ergebnis. Besonders im direkten Vergleich mit Daten aus den 1970er Jahren seien die Erkenntnisse eindeutig. Laut Junkermann konnten während der Studie bis zu 150.000 Partikel pro Kubikzentimeter nachgewiesen werden – während es vor 40 Jahren an den gleichen Orten nur etwa tausend Teilchen waren. 

Bisher ging die Wissenschaft von rund der Hälfte der Menge aus. Zurückzuführen sei diese extrem hohe Anzahl zweifelsfrei auf Kraftwerke und Raffinerien. Durch modernste Filter- und Abgastechnologien werden zwar deren gröbere Feinstaubausstöße zurückgehalten – gleichzeitig geben diese jedoch vermehrt Ultrafeinstaub in die Atmosphäre ab. Auch die Schifffahrt wurde für die Studie genauer unter die Lupe genommen. „Schiffe mit modernster Rauchgasreinigung erwiesen sich als ähnlich effektive UFP-Generatoren wie „schmutzige“ Schiffe”, erklären Junkermann und Hacker. 

Ultrafeinstaub verändert den Wasserkreislauf 

Das Problem: Kurzfristig und regional kann die Freisetzung dieser winzigen Partikel die Wolkenbildung beeinflussen. Folglich bilden sich die Wolken aus viel kleineren und deutlich mehr Wassertröpfchen als es normalerweise der Fall ist. Aber auch die Bildung von Regentropfen wird verzögert. Bestimmte Arten von Regen werden unterdrückt, der Wasserdampf verweilt deutlich länger in der Atmosphäre. Lädt eine dermaßen angereicherte Wolke ihren Regen ab, kommt es zu drastisch erhöhten Wassermengen. 

Das Risiko für lokale Starkregenereignisse steigt also. Diese Auswirkungen können sich laut Junkermann und Hacker auch erst hunderte Kilometer weiter zeigen. Die Windrichtung und -geschwindigkeit spielen hierbei eine große Rolle. Ein einzelnes Ereignis als Exempel zu statuieren sei zwar nicht möglich – für die Konstruktion direkter Zusammenhänge sei das Wetter zu komplex. Jedoch könne laut dem Physiker eine Beladung von Ultrafeinstaub über dem Mittelmeer zu der extremen Hochwasserlage entlang der Ahr im Jahr 2021 passen.

Insgesamt bleibt es dennoch schwierig, eine sichere Kausalität zwischen der Aufnahme der Nanopartikel und später auftretenden spezifischen Wetterereignisse abzuleiten. Allerdings hat sich der Wasserkreislauf in den meisten Gebieten, in denen besonders erhöhte UFP-Werte nachgewiesen wurden, zweifelsfrei verändert. Weniger Gesamtniederschlag, zunehmend extreme und lokale Starkregenfälle.

Mehr Wasserdampf, erhöhter Treibhauseffekt

Laut Junkermann führt der Ausstoß von UFP außerdem zu einer erhöhten Dichte des Treibhausgases Wasserdampf in der Atmosphäre. Und das sei nicht zu unterschätzen – auch wenn bisher vor allem langlebige Treibhausgase wie CO2 vermehrt zu den vermehrten Wetterextremen beitragen. Denn durch die eingespeisten Nanopartikeln verstärken die Wolken zusätzlich die Reflexion von Wärmestrahlung.

„Physikalisch ist das alles Lehrbuchwissen. Neu ist die Größenordnung der Emissionen, die wir sonst so nicht kannten”, sagt Junkermann. Diese habe erst in den letzten 25 Jahren entsprechend zugenommen. Laut ihm und Hacker ist dies nur ein weiteres Indiz dafür, weshalb die Erwärmung simultan mit dem Einsatz moderner Feinstaubfilter und Abgasanlagen ansteigt. Sie fordern, dass die Zunahme der UFP in der Atmosphäre stärker in der Klimaforschung berücksichtigt wird. Denn umso mehr der Ultrafeinstaub in direkter Weise zum Treibhauseffekt beiträgt, umso schneller verschlechtert sich der Gesundheitszustand der Erde.

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