Ultrafijnstof tast zowel de gezondheid als het klimaat aan. In stedelijke gebieden, wegverkeer wordt beschouwd als de belangrijkste bron van de kleine deeltjes. Echter, een langdurige meetcampagne van onderzoekers van het Karlsruhe Institute of Technology (KIT) buiten de steden heeft nu een bron onthuld die vooral van invloed is op het regionale klimaat:moderne kolencentrales. In de Bulletin van de American Meteorological Society , de onderzoekers rapporteren hoe de emissies van de energiecentrales de vorming van ultrafijnstof beïnvloeden en welke impact deze deeltjes hebben op het klimaat.

Hoewel ultrafijne deeltjes (UFP) een diameter hebben van minder dan 100 nm, ze hebben een enorme impact op milieuprocessen:"Ze bieden oppervlakken voor chemische reacties in de atmosfeer of kunnen de eigenschappen van wolken en neerslag beïnvloeden als condensatiekernen, ", zegt Wolfgang Junkermann van KIT's Institute of Meteorology and Climate Research (IMK). Om het bestaan ​​en de verspreiding van UFP te bestuderen, de milieufysicus, samen met Australische collega's, maakte de afgelopen vijftien jaar meetvluchten over de hele wereld. Metingen hadden ook betrekking op de atmosfeer buiten stedelijke hotspots, in bepaalde regio's met opvallende neerslagtrends. In de vrije natuur, bijvoorbeeld, bosbranden, stofstormen of vulkaanuitbarstingen produceren fijne deeltjes, maar meestal niet in het nanometerbereik. De klimaatonderzoekers ontdekten dat UFP-concentraties ook in veel afgelegen gebieden voortdurend toenemen en dat de nieuwe, extra deeltjes zijn niet van natuurlijke oorsprong.

Tijdens zijn meetvluchten, Junkermann ontdekte dat deze deeltjes worden uitgestoten door kolencentrales en raffinaderijen. "Uitlaatgasreiniging vindt plaats onder omstandigheden die optimaal zijn voor de nieuwe vorming van deeltjes. Aan de uitlaatgassen wordt ammoniak toegevoegd om stikstofoxiden om te zetten in onschadelijk water en stikstof." Doordat deze ammoniak beschikbaar is in de juiste mengverhouding voor deeltjesvorming, concentraties in het uitlaatgas zijn extreem hoog. Na emissie op 200 – 300 m hoogte, de zeer kleine deeltjes kunnen zich over honderden kilometers verspreiden, afhankelijk van de weers- en klimaatomstandigheden in de atmosfeer:"Meteorologische processen spelen een belangrijke rol voor de temporele en ruimtelijke patronen van UFP, " zegt Junkermann. Tijdens de nacht, pluimen kunnen zich in een dunne, sterk geconcentreerde laag. "Bij de grond, de onderste laag wordt afgekoeld, terwijl er warmere lucht boven blijft." Deze stabiele gelaagdheid (inversie) kan alleen de volgende ochtend worden doorbroken door door de zon veroorzaakte opwarming. deeltjes worden weer gemengd tot op het grondoppervlak. Daar, concentraties kunnen op korte termijn tot twee ordes van grootte toenemen. "Dit resulteert in echte explosies, zogenaamde deeltjesgebeurtenissen, ’ legt de onderzoeker uit.

Als deze deeltjes als condensatiekernen de wolken ingaan, de afzonderlijke wolkendruppels worden in eerste instantie kleiner en het duurt langer voordat een regendruppel is gevormd. Bijgevolg, de ruimtelijke en temporele verdeling en intensiteit van neerslag worden beïnvloed. "Dit leidt niet per se tot minder regen, deeltjes kunnen zelfs extreme regenbuien versterken. De wind bepaalt waar dit gebeurt."

Voor de meetvluchten, de klimaatonderzoekers gebruikten het door het KIT ontwikkelde kleinste bemande onderzoeksvliegtuig ter wereld. Het vliegend laboratorium is uitgerust met zeer gevoelige instrumenten en sensoren die stofdeeltjes meten, sporen gassen, temperatuur, vochtigheid, wind, en energiebalansen. Junkermann en zijn collega's vergeleken deze gegevens vervolgens met meteorologische waarnemingen en verspreidings- en transportmodellen. "Op deze manier, we ontdekten dat fossiele energiecentrales inmiddels wereldwijd de sterkste individuele bronnen van ultrafijnstof zijn geworden. Ze hebben een enorme invloed op meteorologische processen en kunnen extreme weersomstandigheden veroorzaken."