ROSA - Wissenschaftlicher Hintergrund

Die stratosphärische Aerosolschicht ist ein wichtiger Bestandteile der Erdatmosphäre. Sie beeinflusst maßgeblich den Strahlungshaushalt der Erde und interagiert mit den chemischen Zyklen der Stratosphäre, die vor allen für den polaren Ozonabbau in den Wintermonaten von Bedeutung sind. Die stratosphärische Aerosolschicht besteht größtenteils aus sehr kleinen Schwefelsäure-Aerosoltropfen (SPARC/WMO, 2006), die sich nach der Oxidation der Vorläufergase COS und SO2 bilden. Die Vorläufergase haben ihre Quellen in der Troposphäre und erreichen die darüber liegende Stratosphäre entweder durch dynamische Austauschvorgänge auf synoptischen Skalen oder werden direkt injiziert durch sporadisch auftretende Vulkanexplosionen (Robock, 2000; Brühl et al., 2012; Bourassa et al., 2012). Außerdem spielen anthropogene Quellen eine große Rolle im stratosphärischen Aerosolhaushalt, wie beispielsweise die Emissionen hoch fliegender Flugzeuge, aber auch natürlich auftretende Quellen, wie Vegetationsfeuer in borealen Gebieten der Erde. Die Bedeutung dieser Quellen im Gesamtsystem Chemie und Klima der Erdatmosphäre ist jedoch nach wie vor mit großen Unsicherheiten behaftet. Solomon et al. (2011) zeigten, dass die natürliche, vulkanisch weitgehend unbelastete stratosphärische Aerosolschicht weit größeren Schwankungen unterliegt als bislang vermutet. Veränderungen im stratosphärischen Aerosolhaushalt beeinflussen zwangsläufig die Strahlungsbilanz der Atmosphäre und deren chemische Zyklen. Je nach Art und Stärke der Emissionen stellen sich derartige Veränderungen in der Aerosolschicht rasch ein und können über Jahre hinweg andauern. Durch die Beeinflussung aerosol-mikrophysikalischer Prozesse werden direkt Effekte in klimarelevanten Prozessen induziert. Darüber hinaus sind indirekte Beeinflussungen denkbar, die möglicherweise einhergehen mit Veränderungen der großskaligen Zirkulation der Stratosphäre wenn sich die Erderwärmung weiter fortsetzt. Alle diese Punkte sind nach wie vor ungenügend erforscht. Hinzu kommen wachsende Bestrebungen der Erderwärmung durch Anwendung von sogenannten Geoengineering -Methoden entgegenzuwirken - was in vielerlei Hinsicht als problematisch angesehen wird, da die wissenschaftliche Erforschung von Methoden und ihren Auswirkungen derzeit noch ganz am Anfang steht (z.B. Crutzen 2006, Royal Society, 2009).

Ausgehend von der in vielerlei Hinsicht großen Bedeutung der stratosphärischen Aerosolschicht im Klimasystem der Erde und der teilweise noch existierenden großen Unsicherheiten im Verständnis der involvierten Prozesse, ist die Erforschung der Dynamik und zeitlichen Entwicklung stratosphärischen Aerosols ein wichtiger Aspekt im Hinblick auf ein besseres Verständnis stratosphärischer Prozesse und der damit verbundenen zukünftigen Entwicklung des Weltklimas.