Am Anfang des Projekts habe sie lediglich gehofft, ein genaueres Verfahren für lokale Emissionskontrollen zu entwickeln, erinnert sich Maria Kanakidou. Doch aus den zusammengeführten Daten ließ sich deutlich mehr ablesen als erwartet. „Die Ergebnisse haben verdeutlicht, dass die Ablagerung von Stickstoff und anderen Nährstoffen in marine Ökosysteme enger mit entfernten Emissionsquellen gekoppelt ist, als es die Intuition vermuten ließe”, sagt Kanakidou. Besonders deutlich werde dies im Mittelmeerbecken, wo der Ferntransport von Ozon, Kohlenmonoxid und reaktiven Stickstoffverbindungen erheblich zur Luftverschmutzung und zur Überdüngung des Meeres beitrage. Etwa die Hälfte der Substanzen komme nicht aus lokalen, sondern aus weit entfernten Quellen. Im Sommer gehe dieser Wert sogar noch weiter nach oben. Ein Grund hierfür seien Emissionen aus weit entfernten Waldbränden.

Internationales Forschungsnetzwerk erweitert

„Impacts of emissions and feedbacks to the Earth system” lautet der Titel ihres Projekts, mit dem die Griechin 2020 als U Bremen-Excellence-Chair-Inhaberin gestartet ist. Die Chairs werden an herausragende Forschungspersönlichkeiten vergeben, die als Brückenköpfe zwischen der Universität Bremen und den führenden Universitäten der Welt fungieren. Maria Kanakidou ist Direktorin des Environmental Chemical Processes Laboratory am Fachbereich Chemie der Universität Kreta. International bekannt ist sie für ihre wegweisende Forschung im Bereich der atmosphärischen Chemie, biogeochemischen Kreisläufe und des Klimas. Ihr Gastgeber an der Universität Bremen, Chemieprofessor Mihalis Vrekoussis vom Institut für Umweltphysik (IUP), sieht in der Zusammenarbeit mit ihr Vorteile, die weit über den Projektzeitraum hinausreichen: „Diese Partnerschaft hat unser internationales Forschungsnetzwerk erheblich erweitert, den Studierendenaustausch zwischen unseren Institutionen erleichtert, erfolgreiche gemeinsame Anträge auf wettbewerbliche Drittmittel ermöglicht und die gemeinsame Betreuung von Promovierenden und Postdocs etabliert”, sagt Vrekoussis, der am IUP die Arbeitsgruppe LAMOS (Laboratory for Modelling and Observation of the Earth System) leitet. Bereits zu Beginn des Projekts hatte er Kanakidou für einen Humboldt-Forschungspreis nominiert, den sie auch verliehen bekam.

Verschmutzungsfahnen mit millionenfachem Einfluss

Während der sechsjährigen Projektlaufzeit war die Forscherin oft in Bremen, was einen sehr engen Austausch, einen schnellen wechselseitigen Wissenstransfer und eine hochkarätige Förderung von Nachwuchswissenschaftler:innen begünstigt habe, sagt Vrekoussis. „Wir haben ein besseres Verständnis dafür gewonnen, wie sich Verschmutzungsfahnen, die von den größten Städten der Welt ausgehen, die Gesundheit von Millionen Menschen beeinträchtigen. Darüber hinaus haben wir unter Verwendung modernster Satellitentechnologie und fortgeschrittener, intern entwickelter Computermodelle genauere Abschätzungen von Treibhausgas-Emissionen erstellt – ein entscheidendes Instrument für die Klimapolitik.” Zusätzliche Arbeiten zielen darauf ab, die Entstehung und den Abbau von Ozon in globalen Belastungsgebieten genauer zu verstehen. Als weiteres Ergebnis des Projekts soll außerdem ein frei zugänglicher Atlas zu Transportpfaden von Schadstoffen aus Megastädten veröffentlicht werden. Zudem lieferte das Projekt neue Erkenntnisse über die globalen Ammoniakwerte in der Atmosphäre und deren Veränderung im Laufe der Zeit – ein Befund mit wichtigen Implikationen für Luftqualität und den Zustand von Ökosystemen.

Komplexe Kombination verschiedener Datenmaterialien

Hinter diesen Ergebnissen steckte harte Arbeit. So habe das Team zunächst sehr unterschiedliche Datensätze von Satelliten und Messungen auf der Erde zusammenführen müssen, berichtet Kanakidou. Ein genaues Verständnis, wie die jeweiligen Daten erhoben wurden, sei dafür grundlegend gewesen. Zudem sei die Menge an verfügbaren Satellitendaten deutlich größer als die der ebenfalls wichtigen irdischen Daten. Dieses Ungleichgewicht habe man auszubalancieren müssen, um zu realistischen Ergebnissen zu kommen. Vorgestellt wurden die Projektergebnisse in 34 wissenschaftlichen Fachbeiträgen und auf 77 nationalen und internationalen Konferenzen.

Dass diese Resultate ihre Forschungsarbeit noch lange beschäftigen werden – davon sind sowohl Maria Kanakidou als auch Mihalis Vrekoussis überzeugt. Denn die bereits gewonnenen Ergebnisse haben ihnen gezeigt, wie komplex und vielschichtig die Auswirkungen von Luftverschmutzung sind. Um diese besser zu verstehen, seien weitere präzise und langfristig verfügbare Daten über Schadstoffkonzentrationen via Satellit ebenso nötig wie Messwerte, die terrestrisch und an Bord von Schiffen erhoben werden, sagt Kanakidou. „Eine systematischere Überwachung von unterforschten Regionen wie dem klimaanfälligen östlichen Mittelmeer und Nahen Osten sowie dem Globalen Süden hat ebenfalls Priorität.”

Auswirkungen auf künftige Erdsystemmodelle

Grundsätzlich gelte es, Schadstoffe nicht isoliert zu betrachten, sagt Kanakidou. „Es gibt mehrere Wechselwirkungen zwischen Luftverschmutzung und der Biosphäre, der terrestrischen und marinen Umwelt sowie dem Menschen. Das erfordert eine integrierte Sicht auf das Erdsystem, die diese Komplexität und Rückkopplungen berücksichtigt.” Auch künftige Erdsystemmodelle müssten diese Aspekte einbeziehen: „Sie benötigen eine bessere Darstellung der gekoppelten Kohlenstoff-Stickstoff-Kreisläufe und deren Rückkopplungen mit dem Klima.”

Eines zeigten die bereits gewonnenen Erkenntnisse bereits jetzt, sagt Kanakidou: Wer Luftverschmutzung und ihre Folgen wirksam bekämpfen wolle, dürfe dabei nicht nur auf nationale Maßnahmen setzen, denn dafür sei die Reichweite der emittierten Schadstoffe zu groß. Wenn Schadstoffe nicht vor Landesgrenzen halt machen, dann dürften politische Maßnahmen es eben auch nicht, betont die Forscherin. Nötig seien stattdessen koordinierte, länderübergreifende Vereinbarungen zur Verbesserung der Luftqualität. Diese müssten zuallererst bei den weitreichendsten Verschmutzungsquellen ansetzen – den Millionenmetropolen.

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