Klimasensitivität: Studie: Wolken verstärken die Erderwärmung

Der Effekt von Wolken auf das Erdklima ist eine der wichtigsten Unbekannten für Klimaprognosen. Nun berichten Forscher, dass Wolkendecken zur Erwärmung der Erdatmosphäre beitragen.

Wolken verstärken die Erderwärmung – zu diesem Ergebnis kommt eine Studie, die Satellitenaufnahmen von Wolken aus den Jahren 2000 bis 2019 mit Methoden des maschinellen Lernens verknüpft. Zudem errechneten die Forscher einen durchschnittlichen Temperaturanstieg von 3,2 Grad Celsius, wenn sich die Konzentration des Kohlendioxid (CO2) in der Atmosphäre gegenüber dem vorindustriellen Zeitalter verdoppelt. Dies könnte zur Mitte des Jahrhunderts der Fall sein, wenn keine einschneidenden Maßnahmen getroffen würden, mahnen Paulo Ceppi und Peer Nowack vom Imperial College London in den «Proceedings» der US-Nationalen Akademie der Wissenschaften («PNAS»).

Wolken reflektieren auch die Wärmestrahlung vom Erdboden

«Wolken gelten seit Langem als die führende Quelle von Unsicherheit in der Klimareaktion der Erde auf menschliche Einflüsse», schreiben die Forscher. «Sie haben eine Schlüsselrolle bei der Modulation des globalen Energiehaushalts.» Einerseits schirmen Wolken die Sonneneinstrahlung von der Erdoberfläche ab und reflektieren sie zum großen Teil ins Weltall. Andererseits aber reflektieren sie auch die Wärmestrahlung vom Erdboden, so dass die Atmosphäre erwärmt wird.

Was Wolken in der Gesamtbilanz bewirken, ist wichtig für die Berechnungen zur Klimasensitivität. Die drückt aus, wie das Klima auf höhere Konzentrationen von Treibhausgasen reagiert. Ceppi und Nowack beziehen sich bei ihren Berechnungen auf eine Verdopplung der CO2-Konzentration von vorindustriell 280 ppm (parts per million – Teilchen pro Million Luftteilchen) auf 560 ppm. Gegenwärtig nähert sich der Wert 420 ppm.

Die Forscher nutzten Satellitenmessungen zur Wolkenstrahlung und kombinierten sie mit Daten zu meteorologischen Einflüssen. In ihr Modell nahmen sie fünf Kontrollfaktoren für die Wolkenbildung auf: Temperatur an der Erdoberfläche, geschätzte Stärke der Grenzschicht bei Inversionswetterlage, relative Luftfeuchtigkeit in der unteren und der oberen Atmosphäre sowie Windgeschwindigkeit in mittlerer Höhe.

Drei Hauptprozesse, wie Wolken das Klima beeinflussen

«Unser Ansatz ermöglicht uns zu lernen, wie die Veränderlichkeit der Wolkenstrahlung von räumlichen Mustern von Kontrollfaktoren abhängt – ein zentraler Fortschritt, da die Wolkenbildung Teil eines großräumigen gekoppelten Systems ist», schreiben die Wissenschaftler.

Im Ergebnis erkennen die Forscher drei Hauptprozesse, wie Wolken das Klima beeinflussen, wenn die durchschnittliche Lufttemperatur steigt:

  • Höher liegende Wolkenoberseiten sorgen für eine Erwärmung.
  • Eine geringere Anzahl niedriger Wolken in den Tropen steigert wahrscheinlich ebenfalls die Temperatur.
  • Ist in höheren Breitengraden – also polwärts – das Wasser in den Wolken flüssig statt gefroren, sorgen Wolken durch eine geringere Lichtdurchlässigkeit für Abkühlung.

Ceppi und Nowack errechneten einen durchschnittlichen Wert von 0,43 Watt pro Quadratmeter und pro Grad höherer Temperatur, den Wolken zur Erderwärmung beitragen. Bei einer Verdopplung der CO2-Konzentration führe dies sehr wahrscheinlich zu einer durchschnittlichen Erhöhung der globalen Temperatur um 3,2 Grad Celsius. Zwar wäre es möglich, dass die Temperatur um maximal zwei Grad Celsius steigt – aber die Wahrscheinlichkeit dafür beziffern die Wissenschaftler auf unter 2,5 Prozent.

Nachrichtenquelle: geo.de

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