Indien lag 2017 beim vom Menschen verursachten Ausstoß von Kohlendioxid weltweit an vierter Stelle – nach China, den USA und der EU. Doch bislang gibt es auf dem indischen Subkontinent nur sehr wenige Messstellen, die über viele Jahre und saisonal aufgelöst Treibhausgase wie CO₂ oder Lachgas (N₂O) erfassen – hervorzuheben ist hier Nainital, eine Kleinstadt im Norden Indiens, die auf etwa 2 000 m Höhe liegt.

Erstmals hochaufgelöste Messungen oberhalb 12 km Höhe im Zentrum des Monsuns

Die CO₂-Daten, die an den Boden-Messstellen gesammelt wurden, konnten die Forschenden nun zur Modellierung von Messungen nutzen, die in hoher zeitlicher und vertikaler Auflösung bei einer Messkampagne mit dem Höhenforschungsflugzeug Geophysika über dem indischen Subkontinent gewonnen wurden. Diese, von der Arbeitsgruppe Atmosphärenphysik der Bergischen Universität Wuppertal durchgeführten Messungen sind einzigartig, da zum ersten Mal hochaufgelöste CO₂-Daten bis in eine Höhe von etwa 20 km im Zentrum des asiatischen Sommermonsuns gesammelt werden konnten. Dieser ist eines der dynamischsten und energiereichsten Wettersysteme unseres Planeten. Er wirkt wie ein gigantischer Fahrstuhl, der Treibhausgase, ozonzerstörende Substanzen sowie Aerosole und ihre Vorläufer bis zu einer Höhe von über 16 km in die untere Stratosphäre befördert.

Vertikale Ausbreitung des CO₂

Die Wissenschaftler*innen nutzten das am Institut für Stratosphäre am Forschungszentrum Jülich entwickelte Modell CLaMS („Chemisch Langrangesche Modell der Stratosphäre“) in Kombination mit den Bodenmessungen, um damit die gemessenen Kohlendioxid-Profile zu rekonstruieren, und verbesserten so das Verständnis der vertikalen Verteilung des Klimagases in der Region des asiatischen Sommermonsuns. Sie konnten zeigen, dass sich CO₂ rasch bis in eine Höhe von 13 km ausbreitet. Darüber verlangsamt sich der vertikale Transport, jedoch wurden bis in Höhen von etwa 20 km im Vergleich zur übrigen Stratosphäre erhöhte CO_{2 -}Werte gemessen.

Verbesserte Basis für Bestimmung von südasiatischen CO₂-Emmisionen

Nach Einschätzung der Forschenden lassen sich die neuen Erkenntnisse zur Verbreitung von Kohlendioxid von der Erdoberfläche bis hoch in die Stratosphäre dazu nutzen, die vorhandenen Modelle zum Transport von Spurengasen und Aerosolen in der Atmosphäre über Südasien zu präzisieren und damit neu zu bewerten. Gemeinsam mit den Daten der Messstationen auf dem Boden entsteht so die Grundlage für realistische 3-D-Simulationen von CO₂ in der Atmosphäre über Südasien und damit für eine bessere Bestimmung der hohen CO₂-Emissionen in dieser wenig beobachteten Region sowie für verbesserte Atmosphären- und Klimamodelle – auch auf globaler Ebene.

Originalpublikation:
Vogel, B., Volk, C.M., Wintel, J. et al. Reconstructing high-resolution in-situ vertical carbon dioxide profiles in the sparsely monitored Asian monsoon region. Commun Earth Environ 4, 72 (2023). DOI: 10.1038/s43247-023-00725-5

Ansprechpartner:
Prof. Dr. C. Michael Volk
Institut für Atmosphären- und Umweltforschung
Tel.: 0202 439-2603
E-Mail: M.Volk[at]uni-wuppertal.de