Forschenden der Universität Leipzig, der Universität zu Köln und des SRON Netherlands Institute for Space Research ist es durch Fernerkundungsbeobachtungen mit Satelliten gelungen, die Anzahl von Schmutzpartikel in der Atmosphäre zu messen, an denen sich Wolken bilden. Diese Schmutzpartikel, sogenannte Aerosole, kühlen als Wolkenkondensationskeime das Klima ab: Je mehr Wolkentröpfchen sich um die Schmutzpartikel bilden, umso weniger Sonnenlicht dringt durch eine Wolke hindurch. Dies kühlt das Klima ab, auch wenn die Auswirkungen vom noch stärkeren Treibhauseffekt überlagert wird. Die aktuelle Studie wurde unter dem Titel „Optimal choice of proxy for cloud condensation nuclei educes uncertainty in aerosol-cloud-climate forcing“ im Fachjournal Science Advances veröffentlicht.
„Man muss Simulationen mit Satellitenmessungen kombinieren und die Aerosolkonzentration in der Nähe des Erdbodens nehmen. Alle anderen Methoden führen zu größeren Fehlern“, fasst Prof. Dr. Johannes Quaas, Professor für Theoretische Meteorologie an der Universität Leipzig, die Ergebnisse zusammen.
Die Forschenden nutzten dafür Unterschiede zwischen der nördlichen und der südlichen Erdhalbkugel, denn die Kontinente sind ungleich verteilt: Im Norden gibt es deutlich mehr Land und mehr Industrie. Auch die Luftverschmutzung ist auf der Nord- und der Südhemisphäre sehr unterschiedlich. Daraus lassen sich laut den Forschenden Rückschlüsse auf die Rolle der Luftverschmutzung für Wolken ziehen. Mit diesen neuen Erkenntnissen seien genauere Vorhersagen darüber möglich, wieviel sich das Klima in den nächsten Jahrzehnten erwärmen wird.
„Im Ergebnis schätzen wir, dass dieser Effekt der Aerosole auf Wolken etwa ein Viertel des menschengemachten Treibhauseffekts kompensiert hat“, erklärt Quaas. Diese Abkühlung fällt allerdings mit verbesserter Luftqualität weg, denn Aerosole sind kurzlebig. Sie werden nach etwa einer Woche aus der Atmosphäre ausgewaschen. Dagegen verbleibt Kohlendioxid, der wesentliche Faktor des menschengemachten Klimawandels, über viele Jahrhunderte in der Atmosphäre.
"In dieser Kollaboration konnten wir auch zeigen, dass die für den Klimaeffekt relevante Anzahl der Wolkentröpfchen am besten durch die Konzentration der Schmutzpartikel in Höhe der Wolkenbasis, also dort wo die Wolke sich bildet, abgeschätzt werden kann", betont Dr. Christoph Böhm vom Institut für Geophysik und Meteorologie an der Universität zu Köln. Er hat die Methode zur Bestimmung der Wolkenbasishöhe aus Satellitenbeobachtungen federführend entwickelt und entsprechende Daten für die Studie bereitgestellt. Böhm fügt aber auch an, dass es nach wie vor schwierig sei, die nötige dreidimensionale Verteilung der Aerosole weiträumig zu erfassen. Grundlage dieser jüngsten, im Jahr 2022 begonnenen Studie waren Satellitenbeobachtungen der US-Weltraumbehörde NASA und der niederländischen SRON sowie Klimasimulationen.
„Es bleiben viele offene Fragen rund um Aerosole und Wolken“, betont Prof. Quaas. In dem von der EU geförderten Forschungsprojekt „CleanCloud“ wollen die Forschenden im nächsten Schritt unter anderem herausfinden, wie sich Gewitter verändern, wenn sich die Luftqualität weiter verbessert und die Wolken sauberer werden.
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Zur Publikation:
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aea4828