Schwankungen im Erdmagnetfeld können durch ihren Einfluss auf chemische Prozesse in der Atmosphäre die Menge an UV-Strahlung, welche die Erdoberfläche während Sonneneruptionen erreicht, erheblich beeinflussen. BOKU-Forscher*innen berichten in der aktuellen Ausgabe des Fachmagazins PNAS über daraus resultierende Folgen für unsere Ökosysteme und Gesundheit.

Während Sonneneruptionen (Solar Particle Events - SPEs) können hochenergetische Protonen tief in die Erdatmosphäre eindringen. Die meisten dieser Eruptionen sind relativ schwach, und die damit verbundenen Protonenströme werden vom Erdmagnetfeld in seiner gegenwärtigen Konfiguration weitestgehend abgelenkt. Es gibt jedoch Belege dafür, dass im Verlauf der Erdgeschichte starke SPEs unter veränderten Magnetfeldbedingungen aufgetreten sind. In einer im Fachmagazin PNAS veröffentlichten Studie widmet sich ein internationales Forschungsteam unter Leitung von Pavle Arsenović vom Institut für Meteorologie und Klimatologie an der BOKU diesem Phänomen unter verschiedenen Magnetfeldbedingungen und untersucht die Auswirkungen von SPEs auf atmosphärenchemische Prozesse und die daraus resultierenden Veränderung der UV-Bestrahlungsstärke an der Erdoberfläche.

Auswirkungen auf die Ozonschicht und UV-Strahlung

„Die Studienergebnisse zeigen, dass SPEs unter der aktuell herrschenden Magnetfeldkonfiguration die chemische Bildung von Stickoxiden in der polaren Meso- und Stratosphäre antreiben, was zu einem verstärkten Abbau der vor UV-Strahlung schützenden Ozonschicht führt“, erklärt der Klimaforscher Pavle Arsenović. Dieser Effekt hält den Modellsimulationen des Forschungsteams folgend unter den gegenwärtigen Bedingungen nach rund ein Jahr lang an, in Simulationen ohne Erdmagnetfeld jedoch deutlich länger. Leitautor Arsenović erläutert: „Dem Ozonverlust folgend nimmt die UV-Bestrahlungsstärke an der Erdoberfläche deutlich zu, und somit das Potential für UV-bedingte DNA-Schäden. Unsere Studie zeigt, dass starke SPEs eine Bedrohung für die menschliche Gesundheit darstellen - und möglicherweise evolutionäre Prozesse in der Erdgeschichte bereits beeinflusst haben.“ BOKU-Co-Autor Harald Rieder ergänzt: „Die Studie verdeutlicht, dass Veränderungen der chemischen Zusammensetzung der Atmosphäre weitab der Erdoberfläche Auswirkungen bis auf Bodenniveau nach sich ziehen können. Dies ist auch im Kontext des fortschreitenden Klimawandels bedeutsam, da SPEs künftig unter deutlich veränderten Umweltbedingungen auftreten und somit noch zusätzliche Herausforderungen für Ökosysteme und menschliche Gesundheit darstellen könnten.“

Link zum Artikel in PNAS: https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2321770121

Kontakt

Dr. Pavle Arsenović
BOKU University
Institut für Meteorologie und Klimatologie
pavle.arsenovic(at)boku.ac.at