Leibniz-WissenschaftsCampi dienen der strategischen Vernetzung von Leibniz-Instituten mit Universitäten und weiteren Kooperationspartnern in der Region unter einem thematischen Fokus.
Die Leibniz-Gemeinschaft fördert diese Kooperationen für maximal acht Jahre. Der neue Leibniz-WissenschaftsCampus unter Leitung des TROPOS ist bereits der zweite dieser Art in Leipzig: Seit 2016 werden beim WissenschaftsCampus „Eastern Europe – Global Area (EEGA)“ unter Leitung des Leibniz-Instituts für Länderkunde (IfL) und ebenfalls mit der Universität Leipzig Globalisierungsprozesse im östlichen Europa untersucht.
Wechselwirkungen zwischen der Atmosphäre und der Biosphäre sind unzureichend verstanden, insbesondere im Zusammenhang mit dem raschen Wandel des Klimas. Dürren durch häufigere Klimaextreme erhöhen das Risiko von Waldbränden. Solche Brände und die dabei entstehenden Rauchpartikel und Gase haben Auswirkungen auf die Luftqualität, die Strahlungsbilanz der Erde und Vegetationsmuster in betroffenen Regionen.
Waldbrände und daraus resultierende Vegetationsveränderungen beeinflussen auch die Emission von primären biologischen Aerosolpartikeln, die sich aufgrund ihrer Eigenschaften auf die Bildung von Wolkentröpfchen, Wolkeneis und Niederschlag auswirken können. Das Verständnis der Zusammenhänge zwischen der Art der Vegetation, der Emission von Rauch und den primären biologischen Aerosolpartikeln sowie der atmosphärischen Verteilung dieser Partikel und Gase ist auch eine der Voraussetzungen zum Verständnis von künftigen Veränderungen in der Atmosphäre.
Um die Prozesse in dem vernetzten System Atmosphäre-Klima-Vegetation erforschen zu können, ist eine Kombination von Fachwissen aus verschiedenen wissenschaftlichen Disziplinen erforderlich. Der Leibniz-WissenschaftsCampus „Rauch und Bioaerosole im Klimawandel“ (LSC BioSmoke) bündelt daher die herausragende Expertise der beteiligten Partner, um die Steuerungsfaktoren und die Auswirkungen der Freisetzung von Aerosolpartikeln aus der Vegetation zu klären.
Verbrennungsexperimente und Daten aus Messkampagnen
Zu diesem Zweck umfassen die Projekte Verbrennungsexperimente im Labor, Feldmessungen von Aerosoleigenschaften im Zusammenhang mit Vegetationsfeuern und die Fernerkundung und Modellierung von Partikelemission, -transport und atmosphärischen Auswirkungen. Der Verbund kann dazu auch auf umfangreiche Daten aus Messkampagnen des deutschen Forschungsflugzeugs HALO zurückgreifen, das die Rauchfahnen von Waldbränden in Südamerika, Asien, Australien und Europa untersucht hat – zuletzt während der HALO-Mission CAFE-Pacific im Januar/Februar 2024.
Aber auch neue Messkampagnen planen die Forschenden aus Leipzig, so zum Beispiel für Sommer 2025 ein Feldexperiment in Spanien. Dieses findet in enger Kooperation mit der Universität Castilla-La Mancha statt, die auf bestimmten Feldern in Kastilien zweimal im Jahr kontrollierte Brände durchführt und untersucht.
„Vegetationsbrände werden seit langem auf dem Gebiet der Feuerökologie untersucht. Ebenso beschäftigt sich die Atmosphärenforschung seit vielen Jahren mit den Auswirkungen von Aerosolen, wie Rauchpartikeln, auf Klima und Wetter. Bisher haben beide Disziplinen weitgehend getrennt voneinander gearbeitet. Durch die Bündelung von Expertisen in den Atmosphären- und Vegetationswissenschaften, die derzeit in verschiedenen Forschungseinrichtungen in Leipzig angesiedelt ist, soll mit dem geplanten Leibniz ScienceCampus ein regionaler Forschungsverbund mit großer Sichtbarkeit entstehen. Die interdisziplinäre Untersuchung von feuerbedingten Emissionen, atmosphärischem Transport und Klimaprozessen wird dazu beitragen, die Auswirkungen und Wechselwirkungen von Aerosolpartikeln aus der Vegetation besser zu verstehen“, erklärt Professorin Dr. Ina Tegen vom TROPOS und der Universität Leipzig, die Sprecherin des neuen WissenschaftsCampus ist.
Die Forschenden wollen die Wirkungen über drei Teilprojekte erfassen: Zum einen werden die Eigenschaften von Rauchpartikeln bei der Verbrennung unterschiedlicher Pflanzenarten unter kontrollierten Laborbedingungen sowie Alterungsprozesse unter Feldbedingungen untersucht. Des Weiteren werden der atmosphärische Transport und die Veränderungen der Partikel über Prozess- und Transportmodellierung erforscht. Und schließlich sollen die Auswirkungen auf Strahlung, Wolken und Vegetation aus Satellitenbeobachtungen und durch Fernerkundung vom Boden aus abgeleitet werden.
Das Konsortium kann sich dabei auf eine umfangreiche Infrastruktur stützen: von Atmosphärenkammern wie der ACD-Chamber und Laboren zur Verbrennung verschiedener Biomassenarten über mehrere experimentelle Plattformen und Observatorien wie der Forschungsstation Melpitz bei Torgau oder dem Lidarnetzwerk PollyNet bis hin zum Forschungsflugzeug HALO oder globalen Vegetationsdatenbanken wie TRY und sPlot.
