Winzige Partikel in der Luft, sogenannte Aerosole, entstehen beispielsweise durch Abgase und beeinflussen in der Atmosphäre die Wolkenbildung. Dabei können sie sowohl kühlende als auch wärmende Effekte der Wolken verstärken. Um diese Effekte abzuschätzen, galten bisher sogenannte Ship-Track-Studien als geeignet, die die Auswirkungen von Schiffsabgasen untersuchen. Eine neue Studie deutet nun aber darauf hin, dass diese Studien den Kühleffekt systematisch überschätzen. Das könnte bedeuten, dass Aerosole die Klimaerwärmung weniger abfangen als gedacht – dafür aber auch die Erwärmung durch Treibhausgase geringer ausfällt als angenommen.
Wolken bedecken weite Teile des Himmels. Sie kühlen unseren Planeten, weil sie das einfallende Sonnenlicht zurück ins All reflektieren. Luftverschmutzung in Form von Aerosolen kann diesen Kühleffekt verstärken: An den winzigen Teilchen lagert sich zusätzliches Wasser an, das die Wolken heller macht und so für eine stärkere Reflektion sorgt. Der kühlende Effekt der Luftverschmutzung gleicht einen Teil des wärmenden Effekts der Treibhausgase aus. Wie viel genau, ist allerdings unter Klimaforschern umstritten. Als besonders zuverlässig galten bislang Ship-Track-Studien. Diese verfolgen den Einfluss, den Schiffsabgase auf die Wolkenbildung über Ozeanen haben. Da es auf hoher See wenige Störeinflüsse gibt, schien diese Methode ein gut geeignetes Klimamodell zu liefern.
Wolkensimulationen und Satellitenaufnahmen
Ein Team um Franziska Glassmeier von der Technischen Universität Delft hat nun die Ergebnisse von Ship-Track-Studien mit einer neuen Methode überprüft. Dazu entwickelten die Forscher am Computer detaillierte Wolkensimulationen, die sie mit realen Satellitenaufnahmen abglichen. Anders als die Ship-Track-Studien, die nur kurzfristige Effekte der Abgase einbeziehen können, lieferte die Kombination aus Simulation und Satellitendaten ein langfristigeres Bild. „Unsere Schlussfolgerung ist, dass der kühlende Effekt von Aerosolen auf Wolken überschätzt wird, wenn wir uns auf Ship-Track-Daten verlassen“, sagt Glassmeier.
Die Ship-Tracks seien zu kurzlebig, um eine korrekte Schätzung der Wolkenaufhellung zu liefern. „Das Problem ist, dass die Wolken zunächst heller werden, aber nach einer Weile werden sie dünner und damit wieder weniger hell. Und die Schiffsspuren verschwinden, bevor wir diesen Verdunkelungseffekt beobachten können“, so Glassmeier. Ihr Computermodell zeigte jedoch, dass die Verdunstung an den Aerosolteilchen erhöht ist, was den Kühlungseffekt langfristig ins Gegenteil verkehrt.
Treibhauseffekt weniger stark als befürchtet?
Wenn Forscher bisher eingeschätzt haben, wie stark Treibhausgase die Atmosphäre erwärmen, gingen sie jeweils davon aus, dass die von Menschen verursachten Abgase durch ihren Einfluss auf die Wolkenbildung einen Teil der Erwärmung abfedern. Würde man also die Aerosole in Zukunft reduzieren, so die Hypothese, fiele dieser mildernde Effekt weg und wir müssten mit einer beschleunigten Klimaerwärmung rechnen. Die neuen Ergebnisse lassen diese Einschätzung nun in anderem Licht erscheinen.
Die Klimaforscherin Ulrike Lohmann von der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETHZ), die nicht an der Studie beteiligt war, erläutert: „Wenn Aerosole weniger kühlen durch die Aerosol-Wolken-Wechselwirkungen, ist der erwärmende Effekt der Treibhausgase auch geringer als bisher angenommen. Damit fällt die zukünftige Erwärmung weniger stark aus, insbesondere auch dann, wenn wir die Aerosolpartikel wegen ihres Gesundheitseffekts weiter reduzieren. Das würde auch bedeuten, dass wir etwas mehr Zeit haben, bis wir die 1,5 oder 2 Grad globale Erwärmung erreicht haben.“ Lohmann weist allerdings auch darauf hin, dass der in der Studie beschriebene Effekt nur einer von vielen Einflussfaktoren ist. „Kurz gesagt, es bleiben weiterhin offene Fragen bezüglich Aerosol-Wolken-Wechselwirkungen und damit der Kühlwirkung der Aerosole.“
Riskantes Climate Engineering
Implikationen hat die Studie auch im Zusammenhang mit Climate Engineering, also gezielten – bisher meist hypothetischen – Eingriffen in das Klimasystem, die dazu dienen sollen, den Klimawandel abzumildern. Ein Beispiel für eine Climate-Engineering-Methode ist die gezielte Aufhellung von Wolken durch den Ausstoß von Meersalzaerosolen, das sogenannte Marine Cloud Brightening. „Unsere Ergebnisse zeigen, dass die marine Wolkenaufhellung selbst aus wolkenphysikalischer Sicht nicht so einfach ist, wie es scheint. Eine unbedachte Umsetzung könnte sogar zu einer Wolkenverdunkelung führen und das Gegenteil von dem bewirken, was beabsichtigt war“, sagt Glassmeier. „Wir müssen sicherlich noch viel mehr über die Machbarkeit und die Risiken solcher Methoden forschen. Es gibt noch viel darüber zu lernen, wie diese winzigen Aerosolpartikel die Wolken und schließlich das Klima beeinflussen.“
Quelle: Franziska Glassmeier (Technische Universität Delft) et al., Science, doi: 10.1126/science.abd3980
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