Wie Blitze die Atmosphäre reinigen

University Park (USA) - Ständig reinigt sich die Erdatmosphäre selbst. Substanzen wie Schwefeldioxid, Methan oder organische Verbindungen werden dabei über Oxidationsprozesse effizient zersetzt. Ein wichtiges „Waschmittel“ bei dieser Selbstreinigung bilden Hydroxyl-Radikale (OH). Nun entdeckten amerikanische Atmosphärenforscher, dass bei Gewittern deutlich größere Mengen dieser Radikale entstehen als bisher angenommen. In der Fachzeitschrift „Science“ berichten sie, dass die elektrischen Entladungen und Blitze für die direkte Erzeugung von Hydroxyl-Radikalen verantwortlich sind.

Bereits vor neun Jahren flogen William Brune von der Pennsylvania State University in University Park und seine Kollegen im US-Bundesstaat Colorado mit einem Forschungsflugzeug der Nasa durch Gewitter. An Bord befanden sich empfindliche Sensoren, mit denen sich Dutzende verschiedener Substanzen in der Atmosphäre exakt nachweisen ließen. Mit dem robusten Flugzeug – eine bereits mehr als 50 Jahre alte DC-8 – drangen sie in Gewitterzonen ein und stiegen in Spiralen innerhalb der Sturms auf bis zu zehn Kilometer Höhe. Parallel konnte mit einem Antennen-Netzwerk am Boden die jeweils aktuelle Blitzaktivität im Umfeld des Flugzeugs gemessen werden.

Bei der Auswertung ihrer Messdaten erkannten Brune und Kollegen, dass gerade in der Nähe von Blitzen die Hydroxyl-Konzentration stark anstieg. Verantwortlich dafür waren die Entladungen in elektrischen Felder mit bis zu 80000 Volt Spannung pro Meter. Dabei stand genug Energie zur Verfügung, um aus Wassermolekülen direkt Hydroxyl- und Hydroperoxyl-Radikale – OH und HO2 – zu erhalten. Damit stieg die Radikal-Konzentration auf hundert- bis tausendfach höhere Werte als bisher angenommen.

Auf der Grundlage dieser Messungen schätzten die Forscher die Radikal-Mengen ab, die global bei Gewittern entstehen können. Sie gingen davon aus, dass rund um den Erdball zu jedem Zeitpunkt sich Blitze in etwa 1800 Gewittern entladen. Diese Stürme zeichnen so für bis zu zwölf Prozent der Hydroxyl-Radikale in der Atmosphäre verantwortlich.