Umweltverschmutzungsparadoxon:Wie die Beseitigung von Smog die Erwärmung der Ozeane vorantreibt

Sie nennen es „The Blob“. Eine riesige Meeresfläche, die sich regelmäßig von Alaska bis Kalifornien erstreckt wärmt um bis zu 4 Grad Celsius (7 Grad F), was zur Dezimierung der Fischbestände, zum Aushungern von Seevögeln, zur Bildung giftiger Algenblüten, zur Verhinderung der Rückkehr von Lachsen in Flüsse, zur Vertreibung von Seelöwen und dazu führt, dass Wale auf der Suche nach Nahrung in Schifffahrtswege gezwungen werden.

Der Blob entstand erstmals im Jahr 2013 und breitete sich über ein Gebiet im Nordostpazifik von der Größe Kanadas aus.Es dauerte drei Jahre und kommt immer wieder – zuletzt letzten Sommer.Bisher konnten Wissenschaftler diese plötzliche Erwärmung der Ozeane nicht erklären.Der Klimawandel reicht selbst in Kombination mit natürlichen Zyklen wie El Niño nicht aus.

Aber neu Analyse deutet auf eine unerwartete Ursache hin.Xiaotong Zheng, Meteorologe an der Ocean University of China, und internationale Kollegen argumentieren, dass diese außergewöhnliche Erwärmung das Ergebnis einer dramatischen Beseitigung der chinesischen Luftverschmutzung ist.Der Rückgang der Smogpartikel, die den Planeten vor den Sonnenstrahlen schützen, hat die Erwärmung beschleunigt und eine Kette atmosphärischer Ereignisse im gesamten Pazifik ausgelöst, die den Ozean praktisch zum Kochen gebracht haben.

Andere Forscher haben mit gesprochen Yale Environment 360 sehen in der mit Hilfe einer detaillierten Klimamodellierung gewonnenen Erkenntnis potenziell entscheidende Auswirkungen auf das zukünftige Klima im Pazifik und anderswo.Die Emissionen der winzigen Partikel, die Smog verursachen und zusammenfassend als Aerosole bezeichnet werden, sind in den meisten Teilen der Welt rückläufig – mit Ausnahme von Südasien und Afrika.Wissenschaftler befürchten, dass die Aufräumarbeiten sowohl die globale Atmosphäre erwärmen als auch zu stärkeren regionalen Hitzewellen in den Ozeanen führen werden.

Die Vorstellung, dass die Beseitigung der Luftverschmutzung die Erwärmung der Atmosphäre verschlimmern kann, klingt kontraintuitiv.

YangyangEs wird uns Überraschungen bereiten.“

Tatsächlich könnte dies im Atlantik bereits passieren.Einige Forscher, mit denen wir gesprochen haben, argumentieren, dass das Außergewöhnliche ist Hitzewelle die sich vom Frühjahr letzten Jahres bis April dieses Jahres über den Nordatlantik ausbreitete und Fische in kühlere arktische Gewässer flüchtete, ist möglicherweise auf internationale Bemühungen zur Reduzierung der Aerosolemissionen von Schiffen zurückzuführen, die den Ozean überqueren.

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Die Vorstellung, dass die Beseitigung der Luftverschmutzung die Erwärmung der Atmosphäre verschlimmern kann, klingt kontraintuitiv.Aber kleine in der Atmosphäre schwebende Partikel, zusammenfassend als Aerosole bezeichnet, unterscheiden sich stark von Treibhausgasen.Anstatt den Planeten zu erwärmen, indem sie die Sonnenstrahlung einfangen, beschatten sie ihn, indem sie das einfallende Sonnenlicht streuen und manchmal Wolken erzeugen.

Sie bleiben nicht länger als ein paar Tage in der Luft.Aber Klimamodellierer haben berechnet, dass sie dort bis zu einem Drittel der Treibhauserwärmung abwehren.

In den letzten Jahren begann dieser kühlende Einfluss jedoch in weiten Teilen der Welt abzunehmen.Dank Luftreinhaltegesetzen zum Schutz der öffentlichen Gesundheit konnten die Aerosolemissionen in Europa und Nordamerika seit den 1980er Jahren reduziert werden.Und im letzten Jahrzehnt geschah das Gleiche in China, wo strenge staatliche Kontrollen schmutziger Industrien, die 2013 von Präsident Xi Jinping eingeführt wurden, laut Zheng die gesamten Aerosolemissionen um 70 Prozent gesenkt haben.

Weltweit befinden sich heute weniger anthropogene Aerosole gleichzeitig in der Luft als seit Jahrzehnten.Susanne Bauer, Klimamodelliererin am NASA Goddard Institute for Space Studies, sagt Dieser „Wendepunkt der Aerosol-Ära“ ereignete sich im ersten Jahrzehnt dieses Jahrhunderts und scheint sich fortzusetzen, da immer mehr Länder versuchen, den Smog zu verbannen.

Dadurch verrutsche die Aerosolmaske, sagen Wissenschaftler, was in vielen Regionen zu einem Anstieg der globalen Erwärmung führe.„Wir erleben derzeit eine durch Treibhausgase verursachte globale Erwärmung, die durch die Entfernung von Aerosolen verstärkt wird“, sagt Ben Booth, ein Klimamodellierer in Großbritannien.Met Office.

Die klimatischen Auswirkungen davon sind nicht unerwartet.Prognostizierte Rückgänge bei der Aerosolkühlung sind bereits einkalkuliert Projektionen der zukünftigen globalen Erwärmung durch den Zwischenstaatlichen Ausschuss für Klimaänderungen (IPCC).Aber Zhengs neue Erkenntnisse über die Ursache des warmen Pazifikflecks legen nahe, dass wir auch mit weiteren und größeren regionalen klimatischen Überraschungen rechnen können.

Ohne die kühlende Wirkung von Aerosolen hätte die Welt bereits die Temperaturschwelle eines gefährlichen Klimawandels erreicht.

Warum so?Die Antwort liegt in der Tatsache, dass Aerosole nicht lange genug in der Luft bleiben, um sich gründlich mit der Atmosphäre zu vermischen.Daher werden nationale Luftverschmutzungsbekämpfungsmaßnahmen völlig neue Karten der Aerosolverteilung erstellen.

Einige Gebiete werden sich viel stärker erwärmen als andere, und diese unterschiedliche Erwärmung kann die atmosphärischen Zirkulationsmuster, die weitgehend wärmegetrieben sind, destabilisieren.Dies scheint im Nordostpazifik geschehen zu sein, sagt Zheng.

Als er und Hai Wang, ebenfalls von der Ocean University of China, zusammen mit Kollegen in den Vereinigten Staaten und Deutschland die wahrscheinlichen Auswirkungen der jüngsten Luftreinigung über Ostchina auf die Zirkulationssysteme modellierten, stellten sie fest, dass die Beseitigung des Smogs im Land verursachte außergewöhnliche atmosphärische Erwärmung in Windrichtung über dem Pazifik.

Dies veränderte den Luftdruck und intensiviert das Aleutentief, ein semipermanentes Tiefdruckgebiet im Beringmeer.Dies wiederum verringerte die Windgeschwindigkeit weiter östlich und schränkte die Fähigkeit der Winde ein, den Ozean darunter abzukühlen, was „eine günstige Voraussetzung für eine extreme Erwärmung des Ozeans“ schaffte.

Zheng und Kollegen warnen, dass die Ergebnisse ein Vorbote zukünftiger „unverhältnismäßig großer“ Warm-Blob-Ereignisse seien.

Aerosole gibt es in vielen Formen und Größen, von Staub und Ruß bis hin zu winzigen, für das Auge unsichtbaren Partikeln.Sie haben viele natürliche Ursachen wie Waldbrände und Staubstürme.Doch seit der Industriellen Revolution ist die Aerosolbelastung der Atmosphäre durch anthropogene Quellen, vor allem durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe wie Kohle und Öl, dramatisch angestiegen.

Zu diesen Emissionen gehören große Mengen Schwefeldioxid (SO2), ein Gas, das leicht mit anderen Verbindungen in der Luft reagiert und winzige Partikel erzeugt, die sowohl den Planeten beschatten als auch als Kondensationskerne fungieren können, die dazu führen, dass sich die Luftfeuchtigkeit in Wassertröpfchen zusammenfügt, die Wolken bilden .

Bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe entstehen sowohl das den Planeten erwärmende Kohlendioxid als auch Aerosole, die einen Großteil der Erwärmung überdecken.Die atmosphärischen Temperaturen hängen vom Gleichgewicht zwischen beiden ab.Der letzte IPCC Bewertung Die 2021 veröffentlichte Studie der Klimawissenschaft berechnete, dass Treibhausgase einen Erwärmungseffekt von etwa 1,5 Grad Celsius erzeugten, wobei 0,4 Grad davon durch Aerosole überdeckt würden.

„Ohne die kühlende Wirkung der Aerosole hätte die Welt bereits die im Pariser Abkommen festgelegte 1,5-Grad-Temperaturschwelle eines ‚gefährlichen‘ Klimawandels erreicht.“ sagt Johannes Quaas, Meteorologe an der Universität Leipzig und ehemaliger IPCC-Hauptautor.

Doch das Gleichgewicht verschiebt sich, da immer mehr Länder Maßnahmen zur Reduzierung der Aerosolemissionen ergreifen.

Bis vor Kurzem kühlten die Aerosolemissionen von Schiffen den Planeten wahrscheinlich stärker ab, als ihre Treibhausgasemissionen ihn erwärmten.

Sie tun dies aufgrund eines wachsenden Bewusstseins für die Auswirkungen von Aerosolen auf die öffentliche Gesundheit, was die Weltgesundheitsorganisation angibt rechnet verursachen jedes Jahr mehr als 4 Millionen vorzeitige Todesfälle durch Krebs sowie Atemwegs- und Herz-Kreislauf-Erkrankungen.Laut einer Studie verringerte die Luftverschmutzung die Lebenserwartung in Teilen Chinas um bis zu fünf Jahre Studie 2013.

Länder verlangen von Energieversorgern, Industriebetrieben und Fahrzeugherstellern, Partikel zu filtern und entweder schwefelarmen Kraftstoff zu verbrennen oder Geräte einzubauen, um SO2 aus Schornsteinabgasen zu entfernen – und so Aerosol- und SO2-Emissionen zu beseitigen, ohne die durch die Verbrennung des Kraftstoffs erzeugte Energie zu reduzieren.

In Europa und Nordamerika gibt es seit fast einem halben Jahrhundert Gesetze zur Luftreinhaltung.Seit 2013 – nach einer Serie lähmender Smogs in vielen Städten – folgt China mit rasender Geschwindigkeit.Seine anthropogenen Aerosolemissionen sind innerhalb eines Jahrzehnts um 70 Prozent gesunken, und die SO2-Emissionen wurden sogar noch weiter reduziert, von 20,4 Millionen Tonnen im Jahr 2013 auf 2,4 Millionen Tonnen im Jahr 2022.

Chinesische Forscher haben die Auswirkungen auf das lokale Klima detailliert verfolgt.Yang Yang, Atmosphärenphysiker an der Nanjing University of Information Science and Technology, berechnet, dass dies bis 2017 der Fall gewesen sei verstärkt den bestehenden Treibhauserwärmungstrend in Ostchina um 0,1 Grad Celsius.Da sich die Aufräumarbeiten auch auf den Transport erstrecken, hat er erwartet Diese zusätzliche Erwärmung wird bis 2030 auf 0,2 bis 0,5 Grad Celsius und bis 2060 auf über 0,5 Grad Celsius ansteigen.https://flo.uri.sh/visualisation/18099847/embed

Yang prognostiziert, dass dies auch Veränderungen in der lokalen atmosphärischen Zirkulation auslösen wird, die zu mehr Niederschlägen über Südchina und darüber hinaus in benachbarten Ländern wie den Philippinen führen werden.Zhengs neue Forschung legt nahe, dass die Auswirkungen bereits weitaus weitreichender sind und sich über den Pazifik erstrecken, um The Blob an den Küsten der USA zu erzeugen.

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Wo sonst können wir mit Störungen des lokalen Klimawandels rechnen?Außerhalb Chinas untersuchen Forscher das Potenzial für ozeanische Klimaüberraschungen, die sich aus den jüngsten Bemühungen zur Reduzierung der SO2-Emissionen der Schifffahrt ergeben.

Schmutziger, schwefelhaltiger Diesel ist seit langem der Kraftstoff der Wahl in Schiffskesseln.Infolgedessen emittierten die Schiffsflotten der Welt bis vor Kurzem jährlich mehr als 10 Millionen Tonnen SO2 und trugen damit zwischen 10 und 20 Prozent zum gesamten anthropogenen Klimaantrieb durch Aerosole bei, sagt Michael Diamond, der Aerosole und Klima an der Florida State University studiert .

Schiffe sind ein Hauptursache der Aerosolbildung über Ozeanen, wo es normalerweise nur wenige andere anthropogene Quellen gibt.Satellitenbilder zeigen deutliche Wolkenspuren, die sich entlang wichtiger Schifffahrtsrouten erstrecken.

Bei der Verbrennung von Schiffstreibstoff entsteht natürlich auch Kohlendioxid.Aber bis vor Kurzem haben die Aerosolemissionen von Schiffen den Planeten wahrscheinlich stärker abgekühlt als ihre Treibhausgasemissionen ihn erwärmt haben.Das ändert sich jedoch.Schiffe scheinen im Begriff zu sein, von Planetenkühlern zu Planetenwärmern zu wechseln.

Die Eliminierung von Methan, einem kurzlebigen Treibhausgas, kann eine schnelle Lösung für einige der Auswirkungen verlorener Aerosole sein.

Im Jahr 2020 reagierte die Internationale Seeschifffahrtsorganisation (IMO) der Vereinten Nationen auf den zunehmenden Druck, die Luft um Häfen herum zu reinigen reduzierend Der zulässige Schwefelgehalt im Schiffskraftstoff wurde von 3,5 Prozent auf 0,5 Prozent gesenkt.Reduzierte SO2-Emissionen von Schiffen haben bereits zu weniger Wolken über den Schifffahrtswegen und höheren Meerestemperaturen geführt.

Diamond sagt, er habe derzeit ein Papier in der Begutachtung, dessen „Schlussfolgerung ist, dass etwa ein Drittel der Meereshitzewelle im Nordatlantik [des vergangenen Jahres] auf die IMO-Vorschriften zurückzuführen sein könnte.“ Booth ist mittlerweile Mitautor von a Papier Diesen Monat online vorgedruckte Studie, in der argumentiert wird, dass die Reduzierung der Schiffsemissionen „einen Teil des schnellen Anstiegs der globalen Temperaturen in den letzten 12 Monaten erklären könnte“.

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Wohin gehen wir?

Wenn die Welt in den kommenden Jahrzehnten erfolgreich daran arbeitet, die Treibhausgasemissionen zu senken und gleichzeitig die Aerosole weiter einzudämmen, können wir immer noch mit einer anhaltenden Erwärmung rechnen, für die die Reduzierung der Aerosole eine zunehmende Ursache darstellt.

Yang war kürzlich Co-Autor eines Papier Das prognostiziert eine Welt Mitte des Jahrhunderts, in der die wärmende Wirkung der klareren Luft „die der Treibhausgase bei weitem überwiegen wird“. Es werde „verstärkte feuchte Hitzewellen mit längerer Dauer und stärkeren Amplituden“ geben, sagt er.

Was kann also getan werden?Kann die Welt über saubere Luft verfügen und gleichzeitig die Erwärmung auf einem erträglichen Niveau halten und sich verschlimmernde Hitzewellen im Meer vermeiden?

Die meisten Wissenschaftler, mit denen wir für diesen Artikel gesprochen haben, waren sich einig, dass der beste Weg weiterhin darin besteht, die Treibhausgasemissionen noch stärker zu reduzieren.Aber Diamond weist darauf hin, dass das Aerosol-Dilemma die Notwendigkeit, dem Schneiden Vorrang einzuräumen, ins Rampenlicht rückt Methanemissionen.

Dieses virulente Treibhausgas ist als Treibhausgas nach Kohlendioxid das zweitgrößte Treibhausgas.Im Moment, so Diamond, sei seine wärmende Wirkung fast identisch mit der durchschnittlichen kühlenden Wirkung anhaltender Aerosolemissionen.Und da Methan ein relativ kurzlebiges Treibhausgas ist, das nur etwa ein Jahrzehnt in der Atmosphäre verbleibt, kann seine Eliminierung eine schnelle Lösung für einige der Auswirkungen der verlorenen Aerosole darstellen.Glücklicherweise gibt es einfache Mittel, um dies zu erreichen:Zu den einfachsten und kostengünstigsten Maßnahmen gehört die Verhinderung des Ablassens von Methan aus Gas- und Ölquellen und Pipelines.

Um es klarzustellen: Niemand – aber niemand – schlägt vor, dass wir die Beseitigung von Aerosolen stoppen sollten.Die Zahl der Todesopfer wäre einfach zu hoch.

Quelle: Yale