Atmosphäre

Wasserstoffgehalt der antarktischen Luft nicht erklärbar

Robert Klatt

Der hohe Wasserstoffgehalt in der antarktischen Luft stellt die Wissenschaft vor ein Rätsel. Menschliche Emissionen reichen für den aktuellen Gehalt nicht aus, eine andere Quelle ist aber nicht bekannt.

Irvine (U.S.A.). In der Antarktis verdichtet sich der gefallene Schnee nach und nach zu Eis. Dabei werden winzige Luftblasen eingeschlossen, anhand deren die Atmosphäre rekonstruiert werden kann. Wissenschaftler der University of California in Irvine haben dies genutzt, um anhand von Eiskernbohrungen den Wasserstoffgehalt in der Luft der Südhalbkugel zu untersuchen.

Anhand der bereits 2004 in Megadunes in der Antarktis entnommenen Bohrkerne konnten die Forscher so 140 Jahre in die klimatische Vergangenheit der Region blicken. Mithilfe von Computermodellen haben sie den Wasserstoffgehalt dann bis 1852 rekonstruiert.

Wasserstoffgehalt der Luft nimmt zu

Der Wasserstoffgehalt der Atmosphäre über der Antarktis lag demnach bis 1890 bei 330 Teilchen pro Milliarden Luftteilchen (parts per billion, ppb). Danach begann ein kontinuierlicher Anstieg von 1,5 ppb pro Jahr, der sich ab 1960 auf 2,5 ppb pro Jahr erhöhte. Ende des 20. Jahrhunderts lag der Wasserstoffgehalt der Atmosphäre bereits bei 550 ppb. Erst mit Beginn des neuen Jahrtausends flachte die Kurve dann ab und der Wasserstoffgehalt nahm nicht weiter zu.

Laut ihrer Publikation im Fachmagazin PNAS sind für diesen Anstieg bis in die Mitte der 1970er-Jahre die zunehmenden Abgase von Kraftfahrzeugen verantwortlich. Wieso der Wasserstoffgehalt auch danach weiter gestiegen ist, stellt die Autoren vor ein Rätsel.

Verlauf auf der Nordhalbkugel

Wie die Wissenschaftler erklären, ist die Entwicklung des Wasserstoffgehalts der Atmosphäre der Südhalbkugel ungewöhnlich, weil sie abgekoppelt vom Verlauf auf der nördlichen Halbkugel zu sein scheint. Eisbohrkerne aus Grönland zeigen, dass auf der Nordhalbkugel der Wasserstoffgehalt bereits in den 1960er-Jahren 500 ppb erreichte. Das Niveau wird dort seitdem gehalten.

Außerdem verläuft die Entwicklung des Wasserstoffgehalts auf der Südhalbkugel gegenläufig zur Entwicklung des dortigen Gehalts an Kohlenmonoxid (CO) in der Luft. „Es wird angenommen, dass Quellen von atmosphärischem Wasserstoff und Kohlenmonoxid eng gekoppelt sind, da unvollständige Verbrennung und fotochemische Oxidation von Formaldehyd die wichtigsten Quellen für beide Gase sind“, erklären die Wissenschaftler. Die Entwicklung auf der Südhalbkugel entspricht demnach nicht den Erwartungen.

Wasserstoffgehalts in der antarktischen Luft nicht erklärbar

„Das Plateau und der Rückgang der menschengemachten CO-Emissionen während des späten 20. und frühen 21. Jahrhunderts waren auf strengere Luftverschmutzungskontrollen, den verstärkten Einsatz von Autokatalysatoren und Verbesserungen der Effizienz von Katalysatoren zurückzuführen“, erklärt John Patterson. Wieso der Wasserstoffgehalt in der antarktischen Luft weiter anstieg, können die Forscher nicht erklären. Eine mögliche Quelle könnte laut ihnen die Oxidation von Methan. Dies wurde bisher aber nicht untersucht.

PNAS, doi: 10.1073/pnas.2103335118

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