Paul J. Crutzen

Paul Jozef Crutzen [ˈkrutsə] (* 3. Dezember 1933 in Amsterdam; † 28. Januar 2021 in Mainz)[1][2] war ein niederländischer Meteorologe und Atmosphärenchemiker. Crutzen war von 1980 bis 2000 Direktor am Max-Planck-Institut für Chemie in Mainz und erhielt 1995 für seine Arbeiten, die erklärten, wie das Ozonloch in der winterlichen Stratosphäre über dem Südpol entstand, den Nobelpreis für Chemie. Crutzen erforschte bereits in den 1970er Jahren die Rolle der Stickoxide in der Atmosphäre. Er schuf den Begriff des Anthropozäns, der unsere durch tiefe Einschnitte des Menschen geprägte Erdepoche beschreibt. Auch gehen auf ihn Berechnungen zum nuklearen Winter zurück. Zuletzt warnte Crutzen die Menschheit vor der nahenden Klimakatastrophe und forderte zu einem deutlich schnelleren Handeln in der Klimapolitik auf.

Paul Crutzen (2010)

Biographie

Jugend und Ausbildung

Crutzen wurde im September 1940 in die Grundschule eingeschult. Nach vielen kriegsbedingten Verzögerungen wechselte 1946 auf die Hogere Burgerschool (Sekundarschule), wo er Französisch, Englisch und Deutsch fließend zu sprechen lernte. Darüber hinaus konzentrierte er sich auf den Bereich der Naturwissenschaften. Er schloss 1951 am St. Ignatius Gymnasium ab. Anschließend besuchte er eine Fachoberschule, wo er Bauingenieurwesen studierte. Nach zwei Jahren Tätigkeit in einem Konstruktionsbüro leistete er den damals in den Niederlanden obligatorischen Wehrdienst von einundzwanzig Monaten ab.[3][4]

Wissenschaftlicher Werdegang

Nach verschiedenen Anstellungen im Baubereich ging er 1959 nach Schweden. Dort arbeitete er zunächst als Computerprogrammierer an der Universität Stockholm im Fachbereich Meteorologie. Begeistert von dieser Wissenschaft begann er parallel zu seiner Arbeit ein Studium, das er mit dem Master abschloss. 1968 promovierte er im Fach Meteorologie mit Auszeichnung. Später lehrte er an der Fakultät für Meteorologie der Universität Stockholm. 1973 habilitierte sich Paul Crutzen am meteorologischen Institut der Universität Stockholm (MISU) mit der Arbeit On the photochemistry of ozone in the stratosphere and troposphere and pollution of the stratosphere by high-flying aircraft.

Crutzens Hauptforschungsgebiet war die Chemie der Atmosphäre.[5][6][7][8][9][10] Am bekanntesten sind seine Arbeiten zum Ozonabbau in der Stratosphäre. 1970 wies er darauf hin, dass die Emissionen von Lachgas (N2O), einem stabilen, vorwiegend von Bodenbakterien produzierten Gas, den Gehalt der Stickoxide in der Stratosphäre beeinflussen.[11] Crutzen zeigte, dass Lachgas langlebig genug ist, um die Stratosphäre zu erreichen. Dort wird es zu Stickstoffmonoxid (NO) umgewandelt, das oberhalb von etwa 30 Kilometern zusammen mit NO2 in einem katalytischen Zyklus Ozon zerstört. Dieser katalytische Zyklus ist die wichtigste Senke für Ozon in der natürlichen Stratosphäre und spielt der Ozonproduktion durch UV-Photolyse von Sauerstoffmolekülen entgegen. Crutzen wies darauf hin, dass der zunehmende Einsatz von Düngemitteln zu einem Anstieg der Lachgasemissionen und damit zu einer Zunahme von NO in der Stratosphäre führt, und somit menschliche Aktivitäten die stratosphärische Ozonschicht beeinflussen. Im darauffolgenden Jahr (1971) gaben Crutzen und (unabhängig davon) Harold Johnston zu bedenken, dass die NO-Emissionen der zu diesem Zeitpunkt konzeptionierten Flotte von Überschall-Flugzeugen (einige hundert Boeing 2707), die in der niederen Stratosphäre fliegen sollten, ebenfalls die Ozonschicht reduzieren könnten.[12] Zwar relativierten neuere Studien das Ausmaß dieses Problems, bestätigten jedoch, dass es grundsätzlich einen Effekt auf die Ozonschicht gibt.

Von 1977 bis 1980 leitete Crutzen eine Abteilung am National Center for Atmospheric Research in Boulder, Colorado, USA. 1980 wurde Paul Crutzen zum Wissenschaftlichen Mitglied des Max-Planck-Instituts für Chemie in Mainz und der Max-Planck-Gesellschaft berufen und trat 1980 als Direktor die Nachfolge von Christian Junge in der Abteilung Chemie der Atmosphäre an. Des Weiteren übernahm er Lehrtätigkeiten wie beispielsweise an der Scripps Institution of Oceanography der Universität von Kalifornien in San Diego und an der Nationaluniversität von Seoul, Südkorea und dem Georgia Institute of Technology und war außerordentlicher Professor in der Abteilung Meteorologie der Universität Stockholm. In den 1980er Jahren trug Paul Crutzen wesentlich zur Aufklärung der physikalischen und chemischen Grundlagen für die Entstehung des Ozonlochs bei. 1995 erhielt er den Nobelpreis für Chemie für seine Arbeiten über Ozon gemeinsam mit Mario J. Molina und Frank S. Rowland.[13]

2006 schlug Crutzen vor, mit Hilfe des Eintrags von Schwefeldioxid in die Stratosphäre die Sonneneinstrahlung zu reduzieren und so den Klimawandel zu bremsen.[14] Die Idee wird seitdem im Rahmen von Überlegungen zum Geoengineering immer wieder diskutiert, wird jedoch aufgrund zu großer Risiken von der Mehrheit der Fachleute heute abgelehnt.[15]

Engagement

Er war Mitunterzeichner eines Briefes von mehr als 70 Nobelpreisträgern an das Parlament von Louisiana, in welchem die Aufhebung des Kreationismusgesetzes von Louisiana, des Louisiana Science Education Act, gefordert wird. Im Jahr 2003 war Crutzen als einer von 22 Nobelpreisträgern Mitunterzeichner des 3. Humanistischen Manifests „Humanism and Its Aspirations“. Er war zwischen 1987 und 1990 Mitglied der Enquete-Kommission des Deutschen Bundestages zum „Schutz der Erdatmosphäre“. Crutzen ist ehemaliger Herausgeber der wissenschaftlichen Zeitschrift Journal of Atmospheric Chemistry; Mitglied des Beratungsausschusses bis 2009. Er war von 1998 bis 2000 Mitglied der externen Beratergruppe zur Durchführung des fünften Rahmenprogramms über „Global change, climate and biodiversity“, Europäische Gemeinschaft, Brüssel. Ab 2001 war Paul Crutzen Vorsitzender des Advisory Board der interaktiven Open-Access-Fachzeitschrift Atmospheric Chemistry and Physics (ACP).

Privates

1956 lernte Crutzen Terttu Soininen kennen, sie heirateten 1958. Im Dezember des Jahres wurde ihre Tochter Ilona geboren, im März 1964 kam die zweite Tochter Sylvia zur Welt. Crutzen starb am 28. Januar 2021 im Alter von 87 Jahren nach langer Krankheit in Mainz.[16][17]

Übersicht wissenschaftliche Stationen

Forschungsschwerpunkte

Crutzens Hauptforschungsgebiet war die Rolle der Atmosphärenchemie im Zusammenhang mit dem Klima und biogeochemischen Kreisläufen.

Anthropozän

Eines von Crutzens Forschungsinteressen war das Anthropozän. 2000 schlugen Crutzen und Eugene F. Stoermer im IGBP Newsletter 41 die Verwendung des Begriffs für die aktuelle durch den Menschen geprägte geologische Epoche vor. Zu ihrem Ausgangspunkt schrieben sie:[18]

„Ein spezifischeres Datum für den Beginn des Anthropozäns festzulegen, erscheint uns irgendwie willkürlich, wir schlagen jedoch die zweite Hälfte des 18. Jahrhunderts vor, wenn wir uns auch im Klaren darüber sind, dass durchaus Alternativvorschläge gemacht werden könnten (manche mögen gar das gesamte Holozän einbeziehen). Wir wählen trotzdem dieses Datum, weil die globalen Effekte menschlicher Aktivitäten während der letzten beiden Jahrhunderte deutlich wahrnehmbar geworden sind. Während dieser Periode zeigen die Daten, die aus glazialen Eisbohrkernen gewonnen wurden, den Beginn einer Zunahme der atmosphärischen Konzentrationen mehrerer „Treibhausgase“, insbesondere CO2 und CH4. Ein derartiges Anfangsdatum fällt auch zusammen mit der Einführung der Watt’schen Dampfmaschine im Jahre 1784.“

Globale Erwärmung

Crutzen warnte die Menschheit vor der nahenden Klimakatastrophe und forderte zu einem deutlich schnelleren Handeln in der Klimapolitik auf.[19] Steve Connor, Wissenschaftsredakteur des Independent, schrieb:

„Professor Paul Crutzen, der 1995 einen Nobelpreis für seine Arbeit über das Loch in der Ozonschicht erhielt, glaubt, dass die politischen Versuche, die menschengemachten Treibhausgase zu reduzieren, dermaßen kläglich seien, dass es eines radikalen Krisenplanes bedürfe. In einem polemischen Wissenschafts-Essay, der in der 2006er Augustausgabe der Zeitschrift Climate Change veröffentlicht wurde, sagt er, dass es eines „Fluchtweges“ bedürfe, für den Fall, dass die globale Erwärmung außer Kontrolle geriete. Professor Crutzen hat eine Methode vorgeschlagen, um das globale Klima künstlich durch die Freigabe von Schwefelpartikeln in der oberen Atmosphäre abzukühlen, in Verbindung mit anderen Partikeln auf niedereren Ebenen der Atmosphäre, die Sonnenlicht und Hitze zurück ins All reflektieren würden. Dieser kontroverse Vorschlag wird von Wissenschaftlern ernstgenommen, weil Prof. Crutzen über eine nachgewiesene Erfolgsbilanz auf dem Gebiete der Atmosphärenforschung verfügt. Sollte diese künstliche Kühlmethode tatsächlich funktionieren, dann wäre die Menschheit dazu in der Lage, einige Auswirkungen der Emissionen, die durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe entstehen, rückgängig zu machen. So könnte Zeit erkauft werden, die zum Finden alternativer Energiequellen benötigt wird. Dies könnte entscheidend sein, wenn es darum geht, die Integrität und Bewohnbarkeit des Planeten zu erhalten, schreibt Crutzen. Paul Crutzen weist aber am Ende seines Papers explizit daraufhin, dass „das Beste wäre, wenn die Emissionen der Treibhausgase so stark reduziert werden könnten, dass stratosphärische Schwefelfreisetzungsversuche nicht stattfinden müssten“.“

Im Januar 2008 veröffentlichte Paul Crutzen Ergebnisse, nach denen die Freisetzung von Lachgas (N2O) bei der Herstellung von Biokraftstoffen einen größeren Beitrag zur globalen Erwärmung leiste als die fossilen Brennstoffe, die sie ersetzen.

Nuklearer Winter

Crutzen ist ebenfalls ein führender Vertreter der Theorie des „nuklearen Winters“: Zusammen mit John Birks schrieb er die erste Veröffentlichung, die sich des Themas annahm: The atmosphere after a nuclear war: Twilight at noon (1982).[20] Darin stellten die Verfasser theoretische Überlegungen an über die potentiellen Klimaeffekte großer Mengen rußhaltigen Rauchs von Waldbränden und anderen Bränden, die durch einen Krieg mit Nuklearwaffen aus urbanen Industriezentren und Öllagereinrichtungen verursacht würden und die mittlere und höhere Troposphäre erreichen würden. Sie kamen zu dem Schluss, dass die Absorption des Sonnenlichts durch schwarzen Rauch zu Dunkelheit und starker Abkühlung an der Erdoberfläche führen könnte, sowie einer Erhitzung der Atmosphäre in größeren Höhenbereichen. Die dabei entstehenden atypischen meteorologischen und klimatischen Verhältnisse würden die landwirtschaftliche Produktion für einen großen Teil der Menschheit in Gefahr bringen.

Ehrungen

Preise

Ehrenmitgliedschaften

Ehrendoktorate und -professuren

Paul-Crutzen-Preis

Im Jahr 2012 wurde erstmals der Paul-Crutzen-Preis der Gesellschaft Deutscher Chemiker (GDCh) vergeben, der jährlich eine hervorragende Publikation auf dem Gebiet der Umweltchemie und Ökotoxikologie auszeichnet. Der Preis ging aus dem Preis der entsprechenden Fachgruppe der GDCh hervor.[23]

Veröffentlichungen

Crutzen veröffentlichte mehr als 350 begutachtete („refereed“) und 135 sonstige wissenschaftliche Publikationen in Fachzeitschriften sowie 15 Bücher. Im Jahr 2002 war er der weltweit meist zitierte Autor auf dem Gebiet der Geowissenschaften mit 2911 Zitaten bei 110 Veröffentlichungen laut ISI (Institute for Scientific Information, Philadelphia, USA).

Eine Auswahl seiner Veröffentlichungen:

  • 1971: On some photochemical and meteorological factors determining the distribution of ozone in the stratosphere ; effects of contamination by NO[subscript x] emitted from aircraft. Institute of Meteorology, University of Stockholm, Stockholm 1971, OCLC 38883363.
  • 1986: Globale Aspekte der atmosphärischen Chemie. Natürliche und anthropogene Einflüsse. Westdeutscher Verlag, Opladen 1986, ISBN 3-531-08347-3.
    • Mit Jürgen Hahn: Schwarzer Himmel. Auswirkungen eines Atomkrieges auf Klima und globale Umwelt. (Kurzfassung des SCOPE-Berichts „Environmental Consequences of Nuclear War“) S. Fischer, Frankfurt am Main 1986, ISBN 3-10-013103-7.
  • 1989: Das Ende des blauen Planeten? Der Klimakollaps, Gefahren und Auswege. Hg. mit Michael Müller, Beck, München 1989, ISBN 3-406-33140-8.[24]
    • Mit Christoph Brühl: Analyse und Bewertung der Modellsysteme zur Vorhersage von Veränderungen des Ozongehalts der Atmosphäre. In: Umweltforschungsplan des Bundesministers des Innern. 2 Bände. Max-Planck-Institut für Chemie, Abt. Luftchemie, Mainz 1989/1990, OCLC 180571796.
  • 1995, mit Veerabhadran Ramanathan: Clouds, chemistry and climate. Springer, Berlin 1995, ISBN 3-540-60433-2.
  • 1996: Atmosphäre, Klima, Umwelt. 2. Auflage. Spektrum, Akademie Verlag, Heidelberg 1996, ISBN 3-8274-0122-4.
    • Hauptthema der Tagung. Physikalische Chemie der Atmosphäre. Deutsche Bunsen-Gesellschaft für Physikalische Chemie, Frankfurt am Main 1999.
  • 2011: Das Raumschiff Erde hat keinen Notausgang. Suhrkamp, Berlin 2011, ISBN 978-3-518-06176-3.
  • 2019: mit Michael Müller (Hrsg.): Das Anthropozän. Schlüsseltexte des Nobelpreisträgers für das neue Erdzeitalter. Oekom, München 2019, ISBN 978-3-96238-137-0.

Literatur
  • Jack Fishman, John W. Birks, Thomas E. Graedel, Will Steffen, John P. Burrows, Carleton J. Howard, Richard P. Wayne: A Tribute to Paul Crutzen (1933–2021): The Pioneering Atmospheric Chemist Who Provided New Insight into the Concept of Climate Change. In: Bulletin of the American Meteorological Society. Band 104, Nr. 1, Januar 2023, S. E77–E95, doi:10.1175/BAMS-D-21-0311.1 (open access).
Commons: Paul Crutzen – Sammlung von Bildern

Nachrufe

Einzelnachweise
  1. Michael Müller: In Erinnerung an Paul J. Crutzen. Nachruf auf oekom.de, 3. Februar 2021. Abgerufen am 5. Februar 2021.
  2. Lebenslauf auf Curriculum Vitae auf nobelprize.org (abgerufen am 14. Mai 2014).
  3. Paul J. Crutzen: A Pioneer on Atmospheric Chemistry and Climate Change in the Anthropocene, Crutzen, Paul J., Brauch, Hans Günter (Eds.), In: Springer Briefs on Pioneers in Science and Practice, Volume 50 2016, doi:10.1007/978-3-319-27460-7.
  4. Crutzen, P.J., 1996: My life with O3, NOx, and other YZOx compounds (Nobel Lecture). Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 35, 1758–1777. doi:10.1002/anie.199617581.
  5. Ramanathan, V.; Crutzen, P.J.; Kiehl, J.T.; Rosenfeld, D. (2001). Aerosols, Climate, and the Hydrological Cycle. Science. 294 (5549): 2119–2124. bibcode:2001Sci...294.2119R. doi:10.1126/science.1064034. PMID 11739947.
  6. Ramanathan, V.; Crutzen, P.J.; Lelieveld, J.; Mitra, A.P.; Althausen, D.; et al. (2001). Indian Ocean Experiment: An integrated analysis of the climate forcing and effects of the great Indo-Asian haze. Journal of Geophysical Research. 106 (D22): 28,371–28,398. bibcode:2001JGR...10628371R. doi:10.1029/2001JD900133.
  7. Andreae, M.O.; Crutzen, P.J. (1997). Atmospheric Aerosols: Biogeochemical Sources and Role in Atmospheric Chemistry. Science. 276 (5315): 1052–1058. doi:10.1126/science.276.5315.1052.
  8. Dentener, F.J.; Carmichael, G.R.; Zhang, Y.; Lelieveld, J.; Crutzen, P.J. (1996). Role of mineral aerosol as a reactive surface in the global troposphere. Journal of Geophysical Research. 101 (D17): 22,869–22,889. doi:10.1029/96jd01818.
  9. Crutzen, P.J.; Andreae, M.O. (1990). Biomass Burning in the Tropics: Impact on Atmospheric Chemistry and Biogeochemical Cycles. Science. 250 (4988): 1669–1678. bibcode:1990Sci...250.1669C. doi:10.1126/science.250.4988.1669. PMID 17734705.
  10. Crutzen, P.J.; Birks, J.W. (1982). The atmosphere after a nuclear war: Twilight at noon. Ambio. Allen Press. 11 (2/3): 114–125. doi:10.1007/978-3-319-27460-7_5, JSTOR:4312777.
  11. Crutzen, P. J., 1970: The influence of nitrogen oxides on the atmospheric ozone content. Quart. J. Roy. Meteor. Soc. 96, 320–325.
  12. Crutzen, P. J. (1970). The influence of nitrogen oxides on the atmospheric ozone content. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, 96(408), 320–325.
  13. "Polar Ozone Depletion (Nobel Lecture)": Angewandte Chemie International Edition in English, Volume 35, Issue 16, September 6, 1996, Pages: 1778–1785, Prof. Dr. Mario J. Molina, doi:10.1002/anie.199617781
  14. Giftkur fürs Weltklima. Der Spiegel, 10. Juli 2006
  15. Siehe dazu auch die Originalarbeit Crutzen: Albedo Enhancement by Stratospheric Sulfur Injections: A Contribution to Resolve a Policy Dilemma?, in: Climatic Change 77, Seiten 211–220 (2006), online über (Open Access)
  16. Nobelpreisträger Paul Crutzen gestorben. In: mpg.de. 28. Januar 2021, abgerufen am 28. Januar 2021.
  17. Süddeutsche Zeitung: Mitentdecker des Ozonlochs Paul Crutzen gestorben. Abgerufen am 15. Februar 2021.
  18. Paul J. Crutzen und Eugene F. Stoermer: The Anthropocene. In: IGBP Global Change Newsletter. Nr. 41, Mai 2000, S. 17–18
  19. Anthropozän: Paul Crutzens epochales Vermächtnis. In: riffreporter.de. 29. Januar 2021, abgerufen am 30. Januar 2021.
  20. Paul J. Crutzen., Birks J.: The atmosphere after a nuclear war: Twilight at noon. In: Ambio. 11, 1982, S. 114–25.
  21. Biografie – Nobelpreis für Chemie in 1995 auf der Website des Max-Planck-Institutes (abgerufen am 19. September 2022).
  22. CARB awards five extraordinary individuals with California’s premier air quality award
  23. In Leipzig: Erstmalige Verleihung des Paul-Crutzen-Preis, Pressemitteilung der GDCh 31. August 2012 auf IDW-online, abgerufen am 29. Oktober 2017.
  24. Crutzen 1989 (Planet) – Vorwort von Hans-Jochen Vogel (SPD), Sammelband mit 20 Autoren, 21 Abb., 9 Tabellen, 271 Seiten.
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