Dunst und Staub

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Das Phänomen der "Brown Clouds", also der "Dunstglocke", bzw. des Smogs, geht auf die urbane Luftverschmutzung zurück. Durch die Emissionen von Verkehr, Industrie und Verbrennung fossiler Brennstoffe werden unter vielem anderen Gasen auch Stickoxide, organische Gase und Aerosolpartikel freigesetzt. Wenn starke Sonneneinstrahlung vorhanden ist, laufen photochemische Prozesse in der Luft ab, die ebenfalls zur Neubildung von Aerosolteilchen direkt aus den Gasen durch die sogenannte homogene Nukleation führt. Die freigesetzten und frisch gebildeten Aerosole trüben die Luft und reduzieren die Sichtweite in der Atmosphäre. Durch Oxidation entsteht aus Stickstoffmonoxid (NO) das Stickstoffdioxid (NO₂). Die braune Farbe resultiert aus dem Absorptions-spektrum des Stickstoffdioxids. Dieses absorbiert bei den blauen und kurzen grünen Wellenlängen des sichtbaren Lichtes und lässt längere Wellenlängen des Grünen, sowie rotes Licht durch, wodurch die braune Färbung entsteht.

BrownCloud1.jpg: In der "Kerbe" vor dem Berg ist die sich bildende, in der amerikanischen Literatur als "Brown cloud" bezeichnete "Wolke" erkennbar. Diese Brown Cloud hat sich zwischen 7:00 und 10:00 Uhr so vergrößert, dass der Berg nicht mehr sichtbar war.

BrownCloud2.jpg: Ein Jahr später fotografiert von demselben Standort aus (dem 20. Stockwerk des "Hilton Colon" Hotels in Quito) um ca. 10:00 früh. Die braune Schicht vor den Bergen ist wieder deutlich erkennbar.

BrownCloud9-27.jpg: Schon etwa 15 Flugminuten vor Landung in San Paulo waren dunkle Schleier von geringer geometrischer Dicke am Oberrand der Grenzschicht sichtbar. Diese wurden immer dichter, bis sie bei Landung die ganze Grenzschicht ausfüllten.

Der Sommer-Smog in Tehran, Iran: Tehran ist 1300 m über NN, hat etwa 14 Millionen Einwohner und 2 Millionen Automobile. Die PKW haben keine Katalysatoren und weder PKW noch LKW verfügen über Dieselrußfilter. Bezüglich des Schwefelgehalts des Treibstoffs gelten keine Grenzwerte.(In der EU dürfen Benzin und Diesel seit Januar 2005 nur maximal 10 ppmm Schwefel enthalten.) Deswegen und wegen der hohen Sonneneinstrahlung ist es nicht überraschend, dass sich in Tehran täglich ein phänomenaler photochemischer Smog bildet, der weltweit zu den intensivsten zählt. Der Straßenverkehr in Tehran ist verbal unbeschreiblich und ist vom mathematischen Standpunkt wahrscheinlich der kinetischen Gastheorie ziemlich nahe. Der nördliche Teil Tehrans ist wegen der zahlreichen Alleen und Parks eine erstaunlich "grüne" Stadt. Dies kann man von erhöhter Position in den Bergen deutlich erkennen. Von besonderer Bedeutung für die Grenzschichtatmosphäre ist die Orografie, weil Tehran im Norden von der Bergkette des Alborz-Gebirges begrenzt wird. Die erste Bergkette ist bereits 3000 m hoch, der Touristenort Touchal mit Blick auf Tehran ist 3800 m hoch und der Damavand reicht bis 5000m. Welche Auswirkungen dies auf die Ausbreitung des Smogs haben kann, ist im Eintrag "Status nasc. Smog BL top" unter "Cumulus" der WolkenBilderGalerie erläutert.

Smog1-4.jpg: Vom 11. Stock eines Hochhauses im Norden Tehrans in Richtung Nordosten fotografiert zeigen dies Bilder den Smog am frühen Morgen. Die Aerosolpartikel streuen besonders intensiv in "Vorwärts-richtung", hier also von der Sonne in Richtung der Kamera. Deshalb ist die Sicht in Richtung der Berge besonders stark getrübt.

BrownCloud28+29.jpg (Teheran): Von der Baustelle des Milad Tower im Norosten Tehrans aus in Richtung Süden fotografiert zeigt sich am Vormittag die braune Smogschicht besonders deutlich.

Tower1-3.jpg: Diese Bilder zeigen den im Bau befindlichen Turm. Im Endausbau soll er 350 m hoch werden und Erdbeben der Stärke 7 auf der Richterskala widerstehen können. Auf den Bildern ist der Bau bereits über 280 m hoch. Der Turm dient der Telekommunikation, aber auch für Messungen der atmosphärischen Grenzschicht über Tehran.

Von der Baustelle in 258 m Höhe sind die Bilder Smog5-11.jpg aufgenommen.
Smog5-9.jpg: Vom Milad Tower in Blickrichtung Südosten aufgenommen, zeigen die Bilder den Smog in Tehran am Vormittag. Smog11.jpg: Vom Milad Tower in Blickrichtung Westen fotografiert.

BrownCloud30.jpg: Diese Aufnahme entstand am früheren Morgen vom Geophysikalischen Institut im Norden Tehrans aus mit Blick in Richtung Süden.

TouchalPanorama.jpg: Mit einer Seilbahn kann man von der Nordgrenze Tehrans von 1300 m über NN bis auf 3800 m über NN fahren. Die Seilbahn ist in zwei Abschnitten angelegt und hat eine Gesamtlänge von ca. 8 km. Am Ende des ersten Abschnittes befindet sich der Ort Touchal. Die Panaorama-Aufnahmen wurden bei einer SINOP meteorologischen Station in 3800 m Höhe aufgenommen. Links ist Südosten, rechts Südwesten und der Blick geht über Tehran hinweg.Die Inversion der Smog-Schicht ist hier mindestens 3000 m hoch. Bilder von Wolken, die an der Obergrenze der Inversion entstanden, sind im Eintrag "Status Nascendi, Smog BL Top" unter "Cumulus" der WolkenBilderGalerie zu finden, ebenso wie eine weitere Panorama-Aufnahme.

Smog1-3.jpg (Esfahan): Die Stadt Esfahan liegt in etwa 330 km Luftline Entfernung südlich von Teheran in einer ariden Region und ist etwa 1500 m über NN. Auch hier gibt es problematische, anthropogene Luftverschmutzung, die aber weniger intensiv, als in Tehran ist. Diese geht auf Verkehrsemissionen und im Winter Hausbrand zurück, sowie auf Industrie-Emissionen (Stahlherstellung und eine Raffinerie)hauptsächlich im Osten der Stadt zurück.

Meteorologische Randbedingungen:
Die Stadt ist von 3000 m hohen Bergen umgeben und hat wegen einer vorherrschenden großskaligen Absinkbewegung in 256 Tagen pro Jahr eine stabile Schichtung in der Atmosphäre. Diese Bedingungen führen dazu, dass Inversionen in mehr als 180 Tagen jedes Jahr über der Stadt liegen. Im Winter gibt es keinen Regen und nur etwa für drei Tage Schneefall. Der Jahresmittelwert der Niederschläge beträgt 120 mm, die Jahresmittel-temperatur ist 25 °C mit Minimal- und Maximaltemperaturen von - 8 °C und 40 °C. Die relativen Feuchten liegen im Sommer zwischen 15 % und 59 % und im Winter zwischen 35 % und 95 %. Die Winde sind mit 2 bis 3 m/s zumeist schwach und selten gibt es Böen bis 10 m/s.

Obwohl die Stadt von Wüstenlandschaft umgeben ist, ist sie sehr "grün", wie die Bilder zeigen. Eine besondere Komponente der Luftbelasstung stellt der immer vohandene, feine mineralische Staub dar, der von den umgebenden Wüsten stammt (siehe auch Windhose in der WolkenBilderGalerie). Der Wüstenstaub wechselwirkt mit den Komponenten der anthropogenen Luftverschmutzung in bisher unbekannter Weise.

Rheinmaingebiet
Smog1-4.jpg: FACE II Science Team, Kleiner Feldberg, Taunus nahe Frankfurt, Juli 2005

Smog5-7.jpg: S. Borrmann, Mainz-Drais, in Richtung Kleiner Feldberg, Taunus, 14. Juli 2005, 8:40 Uhr

Brasilien
BrownCloud1.jpg: S. Borrmann, Quito, Ecuador, 1. September 2000, zwischen 7 und 10 Uhr

BrownCloud2.jpg: S. Borrmann, Quito, Ecuador, 16. September 2001 gegen 10 Uhr

BrownCloud(i).jpg: S. Borrmann, Ankunft des Flugs AA163 von Miami nach Sao Paulo, Brasilien, 8. April 2005, 9 bis 9.03 Uhr

Iran (Teheran)
Abgas1.jpg: S. Borrmann, Teheran-Firooschkooh, Iran, 14. August 2005, 6:03 Uhr

Smog1-4.jpg: S. Borrmann, Nord- Teheran, Iran, 17. August 2005, 6:55 Uhr

BrownCloud28+29.jpg: S. Borrmann, Teheran, auf der Baustelle des Milad Towers, Iran, 17. August 2005,
9:16 bis 9:17 Uhr

Tower1.jpg: S. Borrmann, Teheran, Iran, 15. August 2005, 15.27 Uhr

Tower2+3.jpg: S. Borrmann, Teheran, Baustelle des Milad Towers, Iran,
17. August 2005, 9:59 Uhr

Smog5-11.jpg: S. Borrmann, Teheran, Milad Tower, Baustelle (258 m hoch), Iran, 17. August 2005, 9:37 bis 9:42 Uhr

BrownCloud30.jpg: S. Borrmann, Geophysikalisches Institut an der Universität von Teheran, Iran,
17. August 2005, 8:17 Uhr

TouchalPanorama.jpg: S. Borrmann, Touchal, Alborz Gebirge nördlich von Teheran, Iran, 17. August 2005,
12:18 Uhr

Iran (Esfahan)
Smog1-3.jpg: S. Borrmann, Esfahan, Iran, Sicht von der Universität und dem Meteorologischen Institut IRIMO, 12./13. August 2005, 18:31 und 19:47 Uhr

Smog4+5.jpg: S. Borrmann, Esfahan, Iran, Sicht von der Ruine der zoroastrischen Kirche 8 km vom Westen der Stadt entfernt, 13. August 2005, 8:35 Uhr