Smog über dem Mittelmeer

Der Befund: Sehr hohe Verschmutzungen verschlechtern die Luftqualität weiträumig und mindern den Niederschlag in dieser Region.

Wissenschaftler aus acht Ländern haben unter Federführung des Mainzer Max- Planck-Instituts für Chemie im Sommer 2001 sechs Wochen lang die Atmosphäre im Mittelmeerraum untersucht. Dort maßen sie vom Boden und Flugzeug aus die chemische Zusammensetzung und die Energiebilanz in der Troposphäre – dem Teil der Atmosphäre, wo sich das Wetter und die Wechselwirkungen mit der Erdoberfläche abspielen. Ziel der Messkampagne war es, den weiträumigen, Ländergrenzen und Kontinente übergreifenden Transport verschmutzter Luft und ihren Einfluss auf die Luftqualität und das Klima in der Mittelmeerregion aufzuklären. Der Befund: Sehr hohe Verschmutzungen verschlechtern die Luftqualität weiträumig und mindern den Niederschlag in dieser Region.

Operationsbasis von MINOS (Mediterranean Intensive Oxidant Study) war die Insel Kreta. Dort gab es eine Messstation, um zahlreiche gasförmige und feste Bestandteile der Luft sowie die Intensität der Sonneneinstrahlung auf der Erdoberfläche zu untersuchen. Gastgeber der Messkampagne war die Universität Kreta in Heraklion. Zwei Forschungsflugzeuge, ein Düsenflugzeug vom Typ Falcon des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) und eine King Air der Universität Tel Aviv, kamen über dem Mittelmeer mehr als 20 Mal zum Einsatz. Zusätzlich bestimmte eine Forschergruppe der Universität Kalifornien in San Diego die Energiebilanz für die Troposphäre.

Regionale „Ozon-Hot-Spots“

Die Messungen zeigen einen bemerkenswert hohen Verschmutzungsgrad der Luft, der von der Erdoberfläche bis in die Spitze der Troposphäre in 11 bis 15 Kilometer Höhe reicht. Die stärkste Verschmutzung wurde in den unteren 4 Kilometern beobachtet: Sie stammt sowohl aus West- als auch aus Osteuropa. Verursacher sind Industrie, Verkehr, Waldbrände sowie landwirtschaftliche und häusliche Kleinfeuer. Da es in der Mittelmeerregion während des Sommers nur wenige Wolken gibt, ist die Sonneneinstrahlung hoch – im photochemischen Smog bilden sich schädliche Reaktionsprodukte. Die daraus folgende Luftverschmutzung besteht aus Ozon und mikroskopisch kleinen Teilchen, den Aerosolen.

In Höhen über 4 Kilometer tragen weiträumige Lufttransporte aus Nordamerika und Asien stark zur Luftverschmutzung bei. Diese Transporte folgen den vorherrschenden westlichen Winden, wie sie für Regionen außerhalb der Tropen typisch sind. Die Wissenschaftler entdeckten aber noch eine weitere Schmutzschicht: Diese befindet sich in der oberen Troposphäre – in Höhen über 8 Kilometer – und konzentriert sich vor allem über dem östlichen Mittelmeer. Diese Verschmutzung hat ihren Ursprung in Südasien, wo Gewitter sie während des indischen Monsuns in die obere Troposphäre verfrachten. Dort gerät die Verschmutzung in den ostwärts gerichteten tropischen Jetstream und wendet sich über dem östlichen Mittelmeer nach Norden. Von da aus kann sie sogar bis in die untere Stratosphäre vordringen; dadurch werden Verschmutzungen aus Asien bis in den unteren Teil der Ozonschicht befördert. Welche Auswirkungen diese Verschmutzungen haben, ist noch unbekannt.

Nahe der Erdoberfläche hat die Luftverschmutzung mehrere unerwünschte Folgen: Zum einen wird der in der Europäischen Union geltende Acht-Stunden-Standard für Ozon (110 Mikrogramm pro Kubikmeter) während des Sommers in den meisten Teilen des Mittelmeerraums überschritten. Übersteigt die Ozonkonzentration diesen Grenzwert, sind Schäden für die menschliche Gesundheit und die Ökosysteme zu erwarten – ebenso Ernteverluste in der Landwirtschaft.

Zum anderen ist auch die Konzentration an Aerosolen, die zumeist aus Sulfat und Ruß bestehen, sehr hoch. Diese Aerosole beeinflussen ebenfalls die menschliche Gesundheit, da sie giftige Produkte aus Verbrennungsvorgängen in die Lunge transportieren. Sie streuen und absorbieren aber auch das Sonnenlicht und beeinflussen so die Energiebilanz der Atmosphäre im Mittelmeerraum. Die mikroskopisch kleinen Teilchen verringern die Absorption der Sonnenstrahlung durch das Meer um etwa 10 Prozent und verändern das Wärmeprofil der unteren Troposphäre. Als Folge werden Verdunstung und Feuchtigkeitstransport – insbesondere nach Nordafrika und dem Mittleren Osten – unterdrückt. Diese Wirkung der Aerosole ist heute beträchtlich, obwohl der aus Europa stammende Sulfatanteil während der vergangenen beiden Jahrzehnte deutlich zurückgegangen ist.

Die Wissenschaftler glauben, dass Aerosole das Klima in der Vergangenheit noch viel stärker beeinflusst haben als heute. Am höchsten waren die Aerosolkonzentrationen über dem Mittelmeer um das Jahr 1980, was zu der tödlichen Trockenperiode in der östlichen Sahelzone beitrug. So zeigen die Ergebnisse der MINOS-Kampagne, dass Aerosole wesentlich an den Veränderungen von Klima und Wasserkreislauf in der Mittelmeerregion beteiligt sind.