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Kann unser Klima durch Phytoplankton reguliert werden?

Sibyl BrunnerSeminar Atmosphäre und Klima

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Oceanic phytoplankton, atmospheric sulphur, cloud albedo and climate

Robert J. Charlson, James E. Lovelock, Meinrat O. Andreae, Stephen G. Warren,

Review Article, Nature 326 (6114): 655-661 16. April 1987

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Ablauf

• Übersicht• Diskussion einiger Aspekte• Gesamtzusammenhang und Kritik • Zusammenfassung

Übersicht 4

Übersicht

Einfluss von gasförmigen Schwefelemissionen des Phytoplanktons auf die Aerosole, den Albedo und das Klima

Übersicht 5

Die CLAW-Hypothese

• Erhöhte DMS-Konzentration

• Geringere Einstrahlung

• Negative Rückkoppelung

• Phytoplankton als Klimaregulator

• Unsicherheiten

Diskussion 6

Relevanz DMS

Anthropogene Emissionen50%

Vulkanemissionen 10-20%

Terrestrisches System40%

Marines System (DMS)60%

25% der Gesamtmenge

Emissionen der Biosphäre 80-90%

100%

natürliche Emissionen50%100%

Gesamtemissionen Schwefel100%

Diskussion 7

DMS-Emissionen

• Unabhängig von der Rate der Primärproduktion

• Am höchsten in warmen, salzigen Ozeanen• Abhängig von der Spezies: höchste

Produktion von Coccolitophoriden• Coccolitophoride heimisch in äquatorialen

Regionengrösste DMS-Flüsse aus den wärmsten

Ozeanregionen

Diskussion 8

Marine Aerosole

• DMS als Hauptquelle von SO4-Aerosolen• Tiefe Konzentrationen von

Meersalzen/organischen Komponenten• Etwa die Hälfte der Gesamtaerosole sind

SulfateSulfate als wichtige Determinanten der marinen Aerosolkonzentration

Diskussion 9

Aerosole und Albedo

• Berechnungen nach Twomey:Wassergehalt (L) konstant

L = k * r3 * N r = Radius TropfenN = Anzahldichte Tropfen L (konstant) = k * r3 * N

Diskussion 10

Beispiel Aerosoleffekt

Diskussion 11

Die GAIA-Theorie

• Erde als sich selbst regulierender Mechanismus

• Einbezug der CLAW-Hypothese durch Rückkoppelungssystem

• DMS-Emissionen des Phytoplanktons als altruistische Geste?

Diskussion 12

Nutzen DMS-Produktion

1. Dimethylsulfoniumpropionat (DMSP) als osmotischer Regulator: erhöht Salztoleranz (evolviert in Eiszeiten)

2. Transport in schwefelarme terrestrische Systeme erhöht Produktivität und Rückfluss an Nährstoffen

3. Wolkenbildung mit Regen erhöht Schutz vor UV-Strahlung und schwemmt Stickstoffe einBiosynthese DMS als Vorteil bei Selektion für Phytoplankton bringt unbewusst Vorteile für das ganze System

Gesamtzusammenhang 13

Gesamtzusammenhang

• Twomey (Effekt von Schadstoffen auf Albedo), empirische Daten/Versuche, Berechnungen als Grundlage

• Neuheit: Rückkoppelungsmechanismus (umstritten)

• Weitgehende weiterführende Forschung (1347 Zitationen)

• Unsicherheiten noch etwa dieselben

Kritik 14

Kritik

Positiv

• Verständliche Erklärungen

• Angenehme Sprache

• Verschiedene Betrachtungsweisen

Negativ

• Grafiken nicht unterstützend

• Struktur • Viele Unklarheiten

und Annahmen

Zusammenfassung 15

Zusammenfassung

• CLAW-Hypothese• Sulfataerosole aus mariner Biosphäre

als wichtige Determinanten des Albedos• Unklarheiten bezüglich Feedback-

System