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Putzkraft und Dreckschleuder

Der Monsun über Südasien bringt zwar Schadstoffreiniger für die Atmosphäre mit, trägt die Reste aber in höhere Luftschichten und verteilt sie über den ganzen Erdball.

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Oktober 2017. Indien feiert das hinduistische Lichterfest (Diwali). Böller gehören dazu. Von der Knallerei lassen sich die Menschen in Neu Delhi durch nichts und niemand abbringen. Auch nicht vom höchsten Gericht des Landes, das kurz vor Diwali den Verkauf von Feuerwerkskörpern in Neu Delhi verboten hat. Die Richter sind keine Spaßbremsen, sondern besorgt um die Gesundheit ihrer Mitmenschen. Denn der Qualm der Böller verpestet die ohnehin extrem verdreckte Luft der indischen Hauptstadt zusätzlich, führt, wie indische Medien schreiben, zur endgültigen »Airpocalypse«. Zu Diwali lag in der Metropole der giftige Feinstaub mit 1100 Mikrogramm pro Kubikmeter über dem Elffachen des von der Weltgesundheitsorganisation festgesetzten Grenzwertes.

Indien ist weltweit eines der Länder mit den extremsten Luftverschmutzungsproblemen. Am stärksten betroffen von der dicken Luft ist die Hauptstadt Delhi. Hauptursachen sind neben dem Rauch aus zehntausenden Kochstellen mit offenem Feuer der Autoverkehr, Kraftwerke und das Verbrennen von Biomasse. So fackeln die Bauern in Delhis beiden ländlichen Nachbarstaaten Haryana und Punjab trotz eines 2015 erlassenen gesetzlichen Verbots nach der Ernte die geschätzten 35 Millionen Tonnen Stoppeln auf ihren Weizen- und Reisfeldern ab. Den bei all dem entstehenden Schmutzcocktail nennen Wissenschaftler »Atmospheric Brown Cloud«. Die reicht während der winterlichen Trockenzeit von Dezember bis März vom Himalaya im Norden des indischen Subkontinents bis zum Indischen Ozean.

Kein Wetterphänomen prägt Südasien so stark wie der Monsun. Die gigantische Luftströmung führt im Winter zu Trockenheit und Dürre und sorgt im Sommer für starke Regenfälle, die monatelang andauern können. Der Monsun entsteht, wenn sich Luftmassen über dem indischen Subkontinent in den Sommermonaten sehr stark aufheizen. Die warme Luft steigt nach oben, feuchte Ozeanluft wird angesaugt und strömt in Richtung Himalaja. Es bilden sich riesige Wolken. Der Monsun ist als Wasserspender für Mensch, Natur und die Landwirtschaft ebenso ein Segen, wie seine oft zerstörerischen Wolkenbrüche und Wirbelstürme ein Fluch für sie sind.

Luftverschmutzung ist ein wachsendes Problem in Südasien, zu dem neben Indien auch Nepal, Pakistan und Bangladesch gehören. Dort sind im letzten Jahrzehnt die Stickoxid- und Schwefeldioxid-Emissionen um 50 Prozent gestiegen. Während der Regenzeit im Sommer verschwindet die Schmutzwolke wieder. Welche Rolle der Monsun dabei spielt, wurde jetzt erstmals im Rahmen des internationalen Forschungsprojektes Oxidation Mechanism Oberservation (OMO) mit direkten Messungen untersucht.

Als Putzkraft reinigt der Monsun die braune Schmutzwolke von einem Großteil der Schadstoffe. Das ist das Ergebnis des OMO-Wissenschaftlerteams unter Federführung des Max-Planck-Instituts für Chemie. Beteiligt waren auch Forscher des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR), des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) sowie des Forschungszentrums Jülich.

Mit dem Forschungsflugzeug HALO stiegen die Wissenschaftler bis in 15 Kilometer Höhe auf und sammelten Daten in einem Gebiet zwischen dem östlichen Mittelmeer und dem Indischen Ozean. Die ausgewerteten Daten der Flugmission zeigen eindeutig: Einige der Schadstoffe gelangen bis in die obere Troposphäre in 15 bis 20 Kilometern Höhe und geraten dort in riesige Windwirbel - sogenannte Antizyklone - und verteilen sich anschließend weltweit. Forscher konnten nachweisen, dass die Mengen von Kohlenmonoxid und Schwefeldioxid innerhalb der Antizyklone deutlich erhöht waren.

Durch die Spaltung von Ozon und Wasser durch das Sonnenlicht werden Hydroxylradikale gebildet, die wie ein »Atmosphären-Waschmittel« wirkten, heißt es in der im Fachblatt »Science« (10.1126/science.aar2501) veröffentlichten Studie. »Aufgrund der hohen Feuchtigkeit und der vielen Blitze bilden sich besonders viele Hydroxylradikale. Das sind besonders reaktionsfreudige Moleküle aus Wasserstoff und Sauerstoff, die wie ein kraftvolles Waschmittel für die Atmosphäre wirken«, sagt Andreas Zahn vom Institut für Meteorologie und Klimaforschung des KIT.

So effizient die Selbstreinigungskraft innerhalb des Monsunaufwindes auch ist, so zeigten die mit eigens entwickelten Geräten gesammelten Mess᠆ergebnisse und Modellrechnungen des Wissenschaftlerteams auch die Kehrseite des Monsuns: Ein Großteil der aus Südasien stammenden Schadstoffemissionen, die über die Monsunniederschläge befördert werden, werden nicht abgebaut. Sie reichern sich vielmehr an und werden rund um den Globus verteilt.

Unter dem Einfluss der Aufwinde, Gewitter und chemischen Reaktionen oxidiert eine bedeutender Teil der transportierten Luftschadstoffe zu besser wasserlöslichen Substanzen. Die können mit dem Niederschlag auf die Erde abregnen. Aber eben nicht alles. »Ein Teil der Luftverschmutzung verbleibt in der Luft und landet sogar in der Stratosphäre oberhalb von 20 Kilometern Höhe«, weiß Frank Holland vom Jülicher Institut für Energie- und Klimaforschung. Sobald die Schadstoffe diese Höhe erreichten, würden sie über die ganze Welt verteilt. So gelangen nahezu zehn Prozent des Schwefeldioxids aus Südasien in die Stratosphäre, was wiederum Auswirkungen auf das Klima und die Ozonschicht hat.

Die lebensspendende und zugleich zerstörerische Kraft des Monsuns könnte nach Ansicht so mancher Kulturexperten für die Entstehung der hinduistischen Götterdreifaltigkeit Pate gestanden haben, in der der Gott Shiva als Manifestation zuständig für Zerstörung und Neubeginn ist.

Mit den Öllampen und den Feuerwerken feiern die Hindus zu Diwali den Sieg des Lichts über den Schatten und des Lebens über den Tod. Aber - Ironie des Schicksals - der Feuerwerksqualm verstärkt die todbringende Kraft der braunen Schmutzwolke. Laut einer im Herbst 2017 im Fachblatt »The Lancet« (DOI: 10.1016/ S0140-6736(18)31039-0) veröffentlichten Studie sterben weltweit jährlich 6,5 Millionen Menschen durch Luftverschmutzung, davon alleine 2,5 Millionen in Indien.

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