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Aerosol-Einfluss aufs Klima: Forscher wollen geheimnisvolle Schutzpartikel enträtseln

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Sie schweben in der Luft - und können die Erderwärmung bremsen. Aerosole gehören zu den wichtigsten Faktoren des Klimawandels, doch ihre Rolle ist kaum erforscht. Forscher wollen dies jetzt ändern: Sie versprechen sich große Fortschritte für Klimaprognosen.

In den sechziger und siebziger Jahren redete noch niemand über Klimagase oder Erderwärmung. Öl, Kohle, Gas, alles wurde verbrannt. Filter gegen Schwefeldioxid (SO2) oder Staub gab es kaum. Die Menschheit blies enorme Mengen CO2 in die Atmosphäre, die CO2-Konzentration stieg - doch die Temperaturen erhöhten sich bis Ende der siebziger Jahre kaum.

Eigentlich verwunderlich, denn mehr CO2 in der Luft vergrößert den Treibhauseffekt. Wissenschaftler erklären das Phänomen unter anderem mit den großen Aerosol-Mengen, die das Sonnenlicht in der damaligen Zeit minimal dimmten. Als dann Ende der siebziger und Anfang der achtziger Jahre immer mehr Kohlekraftwerke mit Filtern ausgerüstet wurden, ging die Schutzwirkung der Aerosole zurück. Mehr Sonnenenergie erreichte die Erdoberfläche, ein starker Anstieg der Temperaturen setzte ein.

Dass Aerosole die Energiebilanz der Atmosphäre beeinflussen, ist schon lange bekannt. Wenn sie die Wirkung der Schwebteilchen in präzisen Zahlen angeben sollen, kommen Klimaforscher jedoch in Schwierigkeiten. "Aerosole verringern die Energiebilanz", sagt der renommierte Klimaforscher James Hansen, der das Goddard Institute for Space Studies der Nasa leitet. Die Fehlerquote der Aerosolbilanz seien jedoch "sehr groß", warnt Hansen. Dies bestätigte im Jahr 2007 auch der Weltklimarat IPCC: Der Effekt der Treibhausgase lasse sich mit hoher Präzision berechnen, die Wirkung der Aerosole sei hingegen sehr ungewiss.

Wie wenig über die Rolle der Aerosole im Weltklima bislang bekannt ist, belegen nun Wissenschaftler des Goddard Institute for Space Studies in einem 149-seitigen Report ("Atmospheric Aerosol Properties and Climate Impacts"). "Der Einfluss der Aerosole aufs Klima ist noch nicht adäquat in den Computersimulationen der Klimazukunft berücksichtigt", sagt Mian Chin, Hauptautor der Studie. Eine präzise Quantifizierung sei jedoch "essentiell für genauere Prognosen des Klimawandels".

Fehler von 50 Prozent

Aerosole sind feste oder auch flüssige Partikel unterschiedlichster Größe. Der Mensch kennt sie als Staub, Rauch oder Nebel. Sie werden bei natürlichen Prozessen freigesetzt, etwa Waldbränden oder Vulkanausbrüchen, aber auch durch menschliche Aktivitäten wie das Verfeuern von Kohle. Aerosole können Sonnenlicht ins Weltall zurückwerfen und so den Energiezufluss mindern. Sie beeinflussen außerdem die Wolkeneigenschaften: Diese können dadurch heller werden und ebenfalls mehr Sonnenlicht reflektieren - ein Effekt, den Geoforscher sogar ausnutzen wollen, um mit Hunderten Roboterbooten das Weltklima zu retten.

Die Probleme mit den Aerosolen fangen schon damit an, abzuschätzen, wie hoch der Anteil ist, der auf menschliche Aktivitäten zurückgeht. Die Verfasser der neuen Aerosol-Studie gehen von dem Schätzwert 20 Prozent aus. Noch schwieriger ist die Berechnung der exakten Energiebilanz der Atmosphäre. Klimagase wie CO2 und Methan bewirken eine zusätzliche Wärmeaufnahme der Erde durch die Sonnenstrahlung von drei Watt pro Quadratmeter - diesen Wert können Forscher immerhin noch präzise berechnen. Der Beitrag der Aerosole beträgt minus zwei Watt pro Quadratmeter, sagt Hansen. Der geschätzte Fehler liegt nach seinen Angaben jedoch bei plus/minus einem Watt - ein sehr großer Fehler.

Diese Unsicherheit bei der Quantifizierung der Aerosolwirkung spiegelt sich auch in den verschiedenen Klimamodellen wieder, mit denen die IPCC-Forscher arbeiten. Die Kühlwirkung von SO2 beispielsweise variiert von Modell zu Modell um den Faktor sechs, schreiben die Nasa-Forscher in ihrem Report. Die indirekte Aerosolwirkung durch Aufhellung der Wolken unterscheide sich sogar um den Faktor neun. Deshalb könne man nicht annehmen, dass Prognosen der verwendeten Klimamodelle für die Zukunft genau seien, warnen die Wissenschaftler, auch wenn diese die Temperaturänderungen der Vergangenheit richtig widerspiegelten. Deshalb sei eine intensive Erforschung der Aerosole unabdingbar.

Werner Weber, Physik-Professor an der TU Dortmund und Gutachter des Nasa-Reports, sieht wie andere Klimaforscher auch sogar Indizien dafür, dass Aerosole derzeit den Klimawandel maskieren. "An der Front des Temperaturanstiegs hat sich in den vergangenen zehn Jahren nicht viel getan", sagt er im Gespräch mit SPIEGEL ONLINE. Und dies, obwohl zugleich die CO2-Konzentration kontinuierlich gestiegen sei.

Stecken die in den vergangenen Jahren massenhaft in China gebauten Kohlekraftwerke hinter dem Phänomen - ähnlich wie in den sechziger und siebziger Jahren? Weber hält das für "logisch". Viele chinesische Kraftwerke arbeiteten ohne Filter und pusteten deshalb große Mengen SO2 in die Luft: ein Aerosol, das das Sonnenlicht dimmt. Der Dreck der chinesischen Kraftwerke könnte demnach die Erderwärmung abmildern. Aber wehe, wenn die chinesischen Kraftwerke reihenweise mit Filtern ausgerüstet werden. Dann, so Weber, drohe ein Szenario wie in den achtziger Jahren. Die Luft wird besser, und die Temperaturen steigen rasant.

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