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Erstmals Ammoniak in der oberen Troposphäre nachgewiesen

Satelliten-Messungen mit Infrarot-Spektrometer MIPAS – Ammoniak trägt zur Aerosolbildung bei
Verteilung des atmosphärischen Ammoniakgehalts im Juni, Juli und August 2008 in 15 Kilometer Höhe aus MIPAS Beobachtungen. (Abbildung: Michael Höpfner/KIT)
Verteilung des atmosphärischen Ammoniakgehalts im Juni, Juli und August 2008 in 15 Kilometer Höhe aus MIPAS Beobachtungen. Helle Gebiete sind Messlücken aufgrund hoher Bewölkung. (Abbildung: Michael Höpfner/KIT)

Die Bevölkerung wächst, das Klima erwärmt sich – damit wird auch der Ausstoß des Spurengases Ammoniak (NH3), etwa aus der Landwirtschaft, weltweit stark zunehmen. Wissenschaftler des KIT haben erstmals NH3 in der oberen Troposphäre nachgewiesen. Gemeinsam mit Forschern aus Colorado/USA und Mexiko analysierten sie Satelliten-Messungen mit dem Infrarot-Spektrometer MIPAS und ermittelten in zwölf bis 15 Kilometer Höhe im Bereich des asiatischen Monsuns erhöhte Mengen von NH3. Dies legt nahe, dass das Gas für die Bildung von Aerosolen verantwortlich ist, kleinsten Partikeln, die wiederum zur Wolkenbildung beitragen können. Ihre Arbeit stellen die Forscher in der Zeitschrift Atmospheric Chemistry and Physics vor.

Ammoniak, eine chemische Verbindung von Stickstoff und Wasserstoff, entsteht vor allem durch landwirtschaftliche Prozesse, besonders bei der Viehhaltung und bei der Düngemittelanwendung. Möglich wurde die weitverbreitete Anwendung von Ammoniak als Ausgangsstoff für Düngemittel durch die Entwicklung der künstlichen Ammoniaksynthese vor mehr als 100 Jahren in Karlsruhe. Die höchsten Ammoniakemissionen sind heute in Nordindien und Südostchina festzustellen. Infolge von Bevölkerungswachstum und Erderwärmung werden die Ammoniakemissionen zukünftig weltweit stark zunehmen. Gasförmiges Ammoniak reagiert mit Säuren wie Schwefelsäure oder Salpetersäure zu den entsprechenden Ammoniumsalzen. Allerdings wirkt Ammoniak nicht nur als Schadstoff, der Ökosysteme belastet. Die Partikel der Ammoniumsalze können sich aneinanderlagern und Aerosolpartikel bilden, die als Kondensationskerne bei der Wolkenbildung wirken. Solche vom Menschen verursachten Aerosole wirken in der Atmosphäre kühlend und könnten einen Teil des anthropogenen Treibhauseffekts kompensieren.

Vor diesem Hintergrund ist es wichtig, die vertikale Verteilung von atmosphärischem Ammoniak zu bestimmen. Untersuchungen zum Vorkommen von Ammoniak in der mittleren und oberen Troposphäre – diese stellt die unterste Schicht der Atmosphäre dar – lagen bisher kaum vor. Nun haben Forscher des Instituts für Meteorologie und Klimaforschung – Atmosphärische Spurengase und Fernerkundung (IMK-ASF) des KIT sowie der University of Colorado at Boulder und der Universidad Nacional Autónoma de México zum ersten Mal Ammoniak in der oberen Troposphäre nachgewiesen. Sie werteten dazu Messungen aus, die das Infrarot-Spektrometer MIPAS auf dem europäischen Umweltsatelliten Envisat in den Jahren 2002 bis 2012 vornahm. Das am KIT konzipierte MIPAS zeichnete hochaufgelöste Spektren im mittleren Infrarotbereich auf, in denen sich Gase eindeutig identifizieren lassen – jedes Gas sendet eine spezifische Infrarotstrahlung aus.

Weiterführende Informationen in der Pressemitteilung 158/2016.

KIT-Zentrum Klima und Umwelt


or, 22.11.2016