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Klimaauswirkungen von atmosphärischem Mineralstaub: EMIT-Mission erreicht Meilenstein  

KOMMENTARKlimaauswirkungen von atmosphärischem Mineralstaub: EMIT-Mission erreicht Meilenstein  

Mit ihrem ersten Blick auf die Erde erreicht die EMIT-Mission der NASA einen Meilenstein zum besseren Verständnis der Klimaeffekte von Mineralstaub in der Atmosphäre.  

Am 27. Juli 2022 erreichte die Earth Surface Mineral Dust Source Investigation (EMIT) der NASA, die vom 22. bis 24. Juli 2022 auf der Internationalen Raumstation installiert wurde, einen Meilenstein, als sie ihren ersten Blick auf die Erde (als „erstes Licht“ bezeichnet) lieferte. Die Mission zielt darauf ab, die Mineralstaubzusammensetzung trockener Regionen der Erde zu kartieren, um besser zu verstehen, wie Staub die Erwärmung oder Abkühlung des Klimas beeinflusst.  

Die klimaerwärmende Wirkung von Treibhausgasen ist gut bekannt, jedoch besteht aufgrund begrenzter Messungen der Staubzusammensetzung Unsicherheit bei der Quantifizierung der Klimawirkungen von Mineralstaub, der in die Atmosphäre emittiert wird.  

Mineralstaub, ein Bestandteil des Bodenstaubaerosols (ein Aerosol ist eine Suspension flüssiger oder fester Partikel in der Atmosphäre mit Partikeldurchmessern im Bereich von 10-9 zu 10-3 m.), spielt eine wichtige Rolle im Klimasystem. Um verschiedene Aspekte der Klimawirkung von Mineralstaub abschätzen zu können, ist es wichtig, seine Herkunft, Konzentration und Verteilung rund um den Globus zu kennen. Klimamodellierer versuchen, verschiedene Transportmodelle zu verwenden, in denen die Parametrisierung der Staubemission, ihrer Verteilung und Absorptions- und Streueigenschaften verwendet wird.  

Die Daten zu Mineralstaub und Modellen sind derzeit auf regionale Ebene beschränkt und können nicht auf globaler Ebene aufgelöst werden. Bis heute gibt es keinen einzigen Datensatz, der alle Aspekte des Mineralstaubkreislaufs in der globalen Atmosphäre beschreiben kann.  

Mineralstaub, der ein Hauptbestandteil der globalen Aerosolbelastung ist, kann die Energiebilanz des Erdsystems direkt durch Absorption und Streuung von Sonnen- und Wärmestrahlung und indirekt durch Wechselwirkung mit Wolken durch Bildung von Wolkenkondensationskernen (CCN) und deren Veränderung erheblich beeinflussen Eigenschaften. Trotz eines einigermaßen guten wissenschaftlichen Verständnisses von Prozessen, die Auswirkungen von Mineralstäuben auf das Klimasystem beinhalten, besteht eine große Unsicherheit bei der Schätzung direkter und indirekter Auswirkungen von Mineralstäuben auf das Klima, insbesondere auf globaler Ebene. Eine durch Mineralstaub verursachte Störung der Strahlungsbilanz wird durch den Strahlungsantrieb von Staub (gemessen in W/m²) beschrieben2) ist eine Nettoänderung (nach unten) im Strahlungsfluss, die durch Mineralstaubaerosol verursacht wird. Jede Änderung der Mineralstaubbelastung in der Atmosphäre verändert also die Strahlungsbilanz einer Region und kann zu einer unterschiedlichen Erwärmung/Abkühlung führen, die das globale Kreislaufsystem und das Klima beeinflusst. Der Strahlungsantrieb durch Mineralstaub hängt von mehreren Staubeigenschaften ab, z. B. seinen optischen Eigenschaften (Brechungsindex), seiner chemischen Zusammensetzung, Größe, Form, vertikalen und horizontalen Verteilung, seiner Mischfähigkeit mit anderen Partikeln, Feuchtigkeit usw. Nicht nur von der Zirkulation Mineralstaub in der Atmosphäre, aber seine Ablagerung auf der Oberfläche hat auch erhebliche Konsequenzen, da er die Oberflächenalbedo (das Reflexionsvermögen der Oberfläche) verändern und die Schmelzrate von Gletscher- und Polkappen beeinflussen kann. 

In diesem Zusammenhang sind die EMIT-Mineralstaubmessungen von großer Bedeutung. Es wird nicht nur unsere Wissenslücke schließen, sondern auch den dringend benötigten globalen Datensatz liefern, der Modellierern helfen wird, die Staubeffekte in Klimamodellen zu verstehen und zu parametrisieren. 

EMIT-Messungen werden die Zusammensetzung und Dynamik von Mineralien im Staub rund um die globale Atmosphäre aufzeigen. In nur einer Sekunde ist das bildgebende Spektrometer des EMIT der NASA in der Lage, Hunderttausende von sichtbaren und infraroten Lichtspektren zu erfassen, die durch Streuung/Reflektion von Mineralstaubpartikeln erzeugt werden, und spektrale Fingerabdrücke der Region der Erde zu erstellen. Basierend auf der Farbe (Wellenlänge) des Spektrums können auch verschiedene Komponenten wie Boden, Felsen, Vegetation, Wälder, Flüsse und Wolken identifiziert werden. Das Hauptaugenmerk der Mission würde jedoch darauf liegen, die Mineralien in der Atmosphäre zu messen, die in den trockenen und halbtrockenen staubproduzierenden Regionen der Welt produziert werden. Es würde schließlich dazu beitragen, die Auswirkungen von Mineralstaub auf das Klima besser zu verstehen und ein besseres Klimamodell zu entwickeln. 

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Quellen:  

  1. JPL 2022. Der Mineralstaubdetektor der NASA beginnt mit dem Sammeln von Daten. Gepostet am 29. Juli 2022. Online verfügbar unter https://www.jpl.nasa.gov/news/nasas-mineral-dust-detector-starts-gathering-data?utm_source=iContact&utm_medium=email&utm_campaign=nasajpl&utm_content=Latest-20220729-1  
  1. JPL 2022. EMIT Untersuchung der Mineralstaubquelle an der Erdoberfläche – Ziele. Online verfügbar unter https://earth.jpl.nasa.gov/emit/science/objectives/  
  1. RO Green et al., „The Earth Surface Mineral Dust Source Investigation: An Earth Science Imaging Spectroscopy Mission“, 2020 IEEE Aerospace Conference, 2020, S. 1-15, DOI: https://doi.org/10.1109/AERO47225.2020.9172731 
  1. Aerosole. Online verfügbar unter https://www.sciencedirect.com/topics/earth-and-planetary-sciences/aerosol  

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