Ein russischer Wissenschaftler hatte die Idee bereits vor rund 30 Jahren: Michael Budyko fabulierte von "künstlichen Vulkan-Schleiern", in die man den Globus hüllen könne. Ein Chemie-Nobelpreisträger griff den abstrus scheinenden Vorschlag im Vorjahr wieder auf: Der niederländische Ozonforscher Paul Crutzen hielt die Zeit für reif, sich Gedanken über die Injektion riesiger Mengen Schwefel in die Stratosphäre zu machen, um damit dieselbe klimakühlende Wirkung zu erzielen wie der großräumig verteilte Fallout von Vulkanausbrüchen.

Ein Russe ist es nun wiederum, der Crutzens Empfehlung einer wissenschaftlichen Bewertung unterzieht, und dabei etliche Schwachpunkte des technokratischen Planspiels aufdeckt. Nach taufrischen Modellrechnungen von Victor Brovkin vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK) ist das Konzept ziemlich realitätsfern, da die "Operation Schwefelkühlung" für eine halbe Ewigkeit und ohne Unterbrechung beibehalten werden müsste. Gebe man das Mammutprojekt frühzeitig auf, drohte der Erde erst recht ein fataler Hitzeschock.

Die neue Studie hat der Mathematiker zusammen mit fünf Fachkollegen von der University of Chicago, vom Hamburger Max-Planck-Institut für Meteorologie und vom PIK soeben zur Veröffentlichung im Wissenschaftsjournal "Climatic Change" eingereicht. Sie lässt erkennen, wie illusorisch es wohl ist, der gegenwärtigen Klimaerwärmung mit großtechnischen Methoden des sogenannten Geo-Engineerings zu begegnen.

In ihrem Modell-Szenario unterstellen die Forscher, dass die Menschheit bis zum Jahr 2300 sämtliche Erdöl-, Erdgas- und Kohlevorräte verfeuert, die weltweit verfügbar sind; in ihnen stecken schätzungsweise fünf Billionen Tonnen Kohlenstoff. Niemand unternimmt etwas, um die damit verbundenen Emissionen des Treibhausgases Kohlendioxid zu drosseln oder zu unterbinden.

Aerosole gegen Sonneneinstrahlung

Stattdessen schaltet man den Schwefel-Thermostaten ein: Ballone befördern das Element in stratosphärische Höhen um 20 Kilometern, wo das Gas zu Schwefeldioxid verbrannt wird. Daraus entstehen wiederum Sulfat-Schwebteilchen, sogenannte Aerosole, die ganz in der Manier von Vulkanstaub einfallendes Sonnenlicht in den Weltraum zurückwerfen und so die bodennahen Luftschichten kühlen.

"Uns interessierte vor allem die Frage, wie lange das ganze CO2 in der Atmosphäre bleibt", sagt Brovkin. Die Antwort, ausgespuckt von dem Potsdamer Klimamodell: auf jeden Fall 10.000 Jahre, vermutlich sogar noch länger. Denn im Ozean, obwohl natürliche Senke für atmosphärisches Kohlendioxid, ist für derart große Mengen des Treibhausgases kein Platz. Im PIK-Modell verfünffacht sich daher der CO2-Gehalt der Außenluft bis zum Jahr 2300; erst danach nimmt er ab, aber nur schleichend, über Jahrtausende. "Genauso lange müsste man dann auch Schwefeldioxid injizieren, um den Planeten zu kühlen", folgert Brovkin. "Hat man einmal damit begonnen, kann man praktisch nicht mehr aussteigen."

Hoher Preis für die Umwelt: Dürren und saurer Regen

Die erzeugten Sulfatpartikel gondeln höchstens ein, zwei Jahre lang um die Erde, ehe sie in die Wetterschicht absinken, dort in Wolken aufgehen und mit ihnen ausregnen - als saurer Regen übrigens. Schwefel muss also ständig nachgeliefert werden, und zwar so viel, dass ständig um die zehn Millionen Tonnen davon in der Stratosphäre schweben, wie die Forscher überschlagen.

Für ein solches Dauerprojekt mit veranschlagten Kosten von über hundert Milliarden Dollar pro Saison wäre laut Brovkin "ein internationales Abkommen auf Zeitskalen von Jahrhunderten" nötig. Das würde "ein Ausmaß an geopolitischer Stabilität erfordern, das nicht sehr wahrscheinlich ist", schreiben die Studienautoren.

In ihrem Klima- und Kohlenstoffkreislauf-Modell haben sie deshalb auch simuliert, was geschieht, wenn die Schwefelinjektion aussetzt. "Dann bekommt man eine rapide Erwärmung von im Mittel vier Grad Celsius innerhalb von 30 Jahren", so Brovkin. In mittleren nördlichen Breiten würden die Temperaturen saisonal um bis zu sechs, in den Polarregionen sogar um bis zu zehn Grad steigen. Die Forscher sind sich sicher: "Das wäre ein Desaster für Ökosysteme", die Welt eine andere als heute.

Forscher fürchten Dürren

Im November 2006 hatten die US-Raumfahrtbehörde Nasa und das Carnegie Institute Wissenschaftler erstmals zu einem internen "Workshop über das Management der Solarstrahlung" nach Kalifornien eingeladen. Der Bericht des Treffens liegt inzwischen vor. Darin wird auf weitere Schwachpunkte der Schwefelinjektion hingewiesen. Zum Beispiel würden die künstlichen Vulkanstaubschleier nichts daran ändern, dass der Ozean ob des ständigen CO2-Eintrags immer stärker versauert und kalkbildende Meeresorganismen dadurch in Not geraten.

Im Gegenteil: Die Aerosole würden zusätzlichen sauren Regen produzieren und den pH-Wert im Meer sogar noch stärker absinken lassen. Ein weiterer Einwand in dem Report: Die permanent erhöhte Konzentration von Schwebstaub in der Stratosphäre dürfte die dort befindliche Ozonschicht angreifen.

Zudem würde der Sonnenschutzschirm nicht nur das Klima kühlen, sondern auch den Wasserkreislauf auf der Erde stark beeinflussen. Darauf verweisen Kevin Trenberth und Aiguo Dai jetzt im Fachmagazin "Geophysical Research Letters". Die beiden Experten vom National Center for Atmospheric Research (NCAR) in den USA haben sich globale Niederschlagsdaten aus der Zeit nach dem Ausbruch des Pinatubo im Juni 1991 angeschaut.

Warnung vor falschen Hoffnungen

Der Vulkan auf den Philippinen katapultierte schätzungsweise zehn Millionen Tonnen Schwefeldioxid in die Stratosphäre, die Eruption taugt also als Vergleichsmuster. Wie Trenberth und Dai notieren, gingen die Regenmengen über den Kontinenten zwischen Oktober 1991 und September 1992 stark zurück. "Geo-Engineering-Lösungen könnten starke nachteilige Effekte bis hin zu Dürren haben", so das Fazit der beiden US-Forscher.

Gleichwohl hat die Debatte über die Schwefelung der Atmosphäre erst begonnen, vor allem in den USA. "Man kann niemandem verbieten, über Geo-Engineering nachzudenken", sagt PIK-Wissenschaftler Brovkin. Zumal die künstlichen Dunstschleier trotz aller Bedenken "ein wirkungsvolles Instrument sind, um das Klima zu kontrollieren". So scheint es jedenfalls nach den Modellläufen am PIK zu sein.