Cumulonimbus-Wolke über Südamerika, die den Unterrand der Tropopause erreicht (Foto: NASA)
CONTANGO-FIRE
Atmosphärische Aerosole spielen eine wichtige Rolle für die Bildung von Wolken und damit für die Strahlungsbilanz des Klimasystems. Trotz ihrer klimatischen Bedeutung ist jedoch noch immer unzureichend verstanden, aus welchen Quellen diese Partikel stammen und wie sich ihre Eigenschaften entlang der vertikalen Struktur der Atmosphäre verändern. Besonders in der oberen Troposphäre stellt die Neubildung von Partikeln einen zentralen Prozess dar, der vor allem in tropischen Regionen wie dem Amazonasgebiet von Bedeutung ist.
Biogene flüchtige organische Verbindungen können durch tiefe konvektive Wolkensysteme aus der bodennahen Atmosphäre in große Höhen transportiert werden. Dort werden sie oxidiert, wodurch ihre Flüchtigkeit abnimmt und die Bildung neuer Partikel begünstigt wird, insbesondere unter Bedingungen mit geringer Konzentration bereits vorhandener Aerosolpartikel. Gleichzeitig können auch Prozesse in der unteren Stratosphäre zur Aerosolpopulation der oberen Troposphäre beitragen, etwa infolge vulkanischer Emissionen oder durch besonders starke Konvektion, die Luftmassen über die Tropopause hinaus transportiert.
Wachsen diese neu gebildeten Partikel auf ausreichend große Durchmesser an, können sie als Wolkenkondensationskerne wirken und damit sowohl die mikrophysikalischen Eigenschaften von Wolken als auch deren klimatische Wirkung beeinflussen. Gleichzeitig bestehen weiterhin erhebliche Wissenslücken, beispielsweise hinsichtlich des Einflusses anthropogener Landnutzungsänderungen wie Entwaldung auf die Partikelneubildung, der chemischen Prozesse in Regionen mit intensivem Austausch zwischen Stratosphäre und Troposphäre sowie der Rolle von Aerosolen, die über große Distanzen aus marinen Regionen transportiert werden.
Das Projekt CONTANGO-Fire widmet sich diesen Fragestellungen im Rahmen einer Forschungsflugzeugkampagne, die Anfang 2028 in Argentinien durchgeführt wird und Teil der HALO-Missionen zur Atmosphärenforschung ist. Während der Flüge werden Aerosolgrößenverteilungen im Bereich von 2 nm bis 2,5 µm sowie Konzentrationen von Wolkenkondensationskernen gemessen. Ergänzend dazu werden während der Kampagne gesammelte Aerosolproben auf Einzelpartikelebene analysiert, um unterschiedliche Quellen zu identifizieren und Alterungs- sowie Mischungsprozesse der Partikel genauer zu untersuchen. Die daraus gewonnenen Messdaten sollen dazu beitragen, die Beiträge verschiedener Aerosolquellen zum globalen Budget an Wolkenkondensationskernen besser zu quantifizieren und ihre Bedeutung für Wolkenprozesse und das Klimasystem präziser einzuordnen.