Klimaphänomene: Wie Algen Wetter machen

Nur ihr würziger Geruch scheint Algen zu verraten - sie erzeugen den typischen herben Meeresduft. Mit dem Auge sind die Winzlinge hingegen kaum zu erkennen. Doch die Einzeller haben großen Einfluss: Zu Abermillionen treiben sie im Meer und wiegen in großen Ansammlungen mitunter mehr als mancher Urwald. Ihre Menge erklärt ihre immense Wirkung: Die Algen verändern das Wetter, wie es ihnen passt. Wird es ihnen zu heiß, lassen sie Wolken entstehen, die Schatten spenden.

Das bekommt die ganze Erde zu spüren, denn die Winzlinge bremsen die Klimaerwärmung, indem sie es wolkiger werden lassen. In manchen Regionen dominierten die Einzeller sogar die Witterung und ließen alle anderen Klimaeinflüsse verblassen, berichteten Wissenschaftler jetzt auf der Jahrestagung der Geowissenschaftlichen Union (EGU) in Wien. Schon gibt es Überlegungen, die Ozeane mit Eisen zu düngen, um künstliche Algenblüten zu erzeugen und auf diese Weise die Klimaerwärmung zu bremsen.

Bereits 1987 entdeckten Forscher den Einfluss der Algen auf das Wetter. Die sogenannte Claw-Hypothese besagt, dass die Einzeller gleichsam als Thermostat der Erde wirken: Wird es zu heiß, regeln sie die Temperatur nach unten, indem sie Wolken entstehen lassen. Der Algeneffekt gab der Gaia-Theorie Auftrieb, wonach die Erde wie ein lebendiger Organismus seine Gesundheit zu erhalten sucht. Wichtige Eigenschaften des Planeten - etwa der Salzgehalt der Meere, der Sauerstoffanteil der Luft und die Temperatur - schwanken über Jahrmillionen in erstaunlich geringem Maße, so als ob der Planet sie regulierte.

Heiß ersehnte Studie

Besonders der Klimaeffekt der Algen interessiert die Forschung. In etwa 2000 Studien wurde versucht, ihn zu berechnen. Nun haben Wissenschaftler um Aránzazu Lana vom Institut für Meereskunde (CSIC) in Barcelona ein riesiges Datenarchiv gehoben: 50.000 Messungen aus aller Welt wurden ausgewertet. Es handelte sich um die "heiß ersehnte Aktualisierung" der Kenntnisse, sagt Klimaforscherin Meike Vogt von der ETH Zürich zu SPIEGEL ONLINE. Die letzte große Bestandsaufnahme vor elf Jahren verfügte über nur 17.000 Messdaten.

Ein Ergebnis der Studie: Über den Ozeanen der Südhalbkugel bestimmen die Einzeller wesentlich das Wettergeschehen. Eine Art "Schweiß" der Algen begründet ihre Wirkung: Wird es ihnen zu warm im Wasser, produzieren sie eine Schwefelverbindung namens DMSP. Bakterien wandeln die Schwefelsubstanz in einen Klimawirkstoff um, das sogenannte Dimethylsulfid (DMS).

Der Begriff DMS löst bei Wissenschaftlern große Emotionen aus, sie schreiben dem Stoff geradezu magische Kräfte zu. Zunächst steigt das DMS mit der Gischt aus dem Wasser und erzeugt den bei Strandbesuchern geschätzten Meeresduft. In der Luft wandelt sich die Verbindung dann zu Schwefelsäure, die als Saatgut für Wolken fungiert: An den Schwefeltröpchen sammelt sich Wasserdampf, Wolken entstehen.

Eine Temperatur, die den Algen behagt

Je mehr DMS aus den Meeren dampft, desto mehr Wolken bilden sich. Sie blockieren das Sonnenlicht, es wird kühler auf der Erde und im Meer. Bei fallenden Temperaturen zeigen sich die Algen beruhigt: Sie produzieren weniger Schwefelstoffe. Folglich steigt weniger DMS in die Luft, woraufhin weniger Wolken entstehen. Schließlich pendelt sich das Wetter bei einer Temperatur ein, die den Algen behagt - so die Claw-Theorie.

Im Südpazifik scheint es tatsächlich so abzulaufen. Die Region ist eine Art Wohnzimmer der Algen, dort bestimmen sie die Verhältnisse. Hier stammten die meiste Keimzellen der Wolken - die Schwefeltröpfchen - von den Einzellern, berichten Lana und ihre Kollegen im Fachmagazin "Global Biochemical Cycles".

Die DMS-Menge in der Luft zeige über dem Südpazifik quasi den Fingerabdruck der Algen, berichtete auch Matthew Woodhouse von der University of Leeds in Großbritannien nun auf der EGU-Tagung in Wien: In der Hitze des Sommers sammelte sich zunehmend DMS in der Luft, im Winter sinke die Menge rapide - die Algen reagieren demnach auf das Wetter. Die Daten von Woodhouse stammen von Messstationen auf drei Inseln in der Region.

Die Daten zeigten, dass über allen Meeren der Südhemisphäre mehr DMS als schwebe als bisher vermutet, erklären Lana und Kollegen. Dort hatten ältere Studien eine Verminderung der Sonneneinstrahlung um ein Watt pro Quadratmeter durch DMS-Partikel postuliert - die Kühlwirkung der von Algen gemachten Wolken dürfte den neuen Daten zufolge noch stärker ausfallen.

Mehr Wolkenkeime über dem Pazifik

Auch global spiele DMS "eine zentrale Rolle" bei der Wolkenbildung, schreiben Lana und ihre Kollegen: Es stiegen ein Sechstel mehr DMS-Partikel aus den Meeren als bislang angenommen - entsprechend größer könnte die Wirkung der Algen auf Wolkenbildung sein. Mancherorts könnten die Einzeller demnach sogar die vom Menschen verursachte Klimaerwärmung neutralisieren, etwa über dem Südpazifik - so viele Wolkenkeime driften dort herum.

Doch die globale Klimawirkung der Algen scheint beschränkt. "DMS ist kein zentraler Antrieb des Weltklimas", sagt Forscherin Vogt angesichts der neuen Daten. Über besiedelten Gebieten übertreffen die Schwefelabgase der Industrie die Ausdünstungen der Algen bei weitem. Und die vom Menschen erzeugten Treibhausgase wirken offenbar noch stärker.

Trotz ihrer wichtigen Rolle bei der Wolkenbildung mindern die DMS-Partikel die Sonnenstrahlung auf der gesamten Erde um lediglich 0,04 Watt pro Quadratmeter. Dieser Effekt wird von Treibhausgasen aus Autos, Fabriken oder Heizungen schon nach drei Jahren übertroffen, sofern ihr Ausstoß wie in den letzten Jahren weitergeht: Pro Jahr erwärmen vom Menschen erzeugten Treibhausgase nach Schätzungen des Uno-Klimarats die bodennahe Luft um 0,02 Watt pro Quadratmeter. Dagegen können anscheinend auch die Algen nicht ankommen.

Bremsen Algen die Klimaerwärmung?

Zwar steigern Algen bei Erwärmung ihren Sulfat-Ausstoß, so dass vermehrt Wolken entstehen könnten. Doch eine Verdopplung der DMS-Menge binnen drei Jahren, um die CO2-Zunahme auszugleichen, erscheint angesichts der neuen Daten unrealistisch: Von 2002 bis 2007 sei die DMS-Menge weltweit lediglich um ein Prozent gestiegen, sagte Woodhouse in Wien. Gleichzeitig habe sich die Menge des Wolkensaatguts Schwefelsäure jedoch nur um 0,1 Prozent erhöht. Die Wirkung von DMS auf das Klima falle global demnach wohl kaum ins Gewicht.

Gleichwohl: Die neuen Studien haben die kühlende Klimawirkung der Algen bestätigt - und damit die Claw-Theorie. Die Algen sind womöglich noch für weitere Überraschungen gut: Auch im Nordatlantik hätten sie in den letzten Jahren für eine deutlich höhere DMS-Produktion gesorgt, meint Woodhouse. Möglicherweise könnten die winzigen Klimamacher doch noch verstärkt gegen die Klimaerwärmung einschreiten - bevor es auch für sie ungemütlich wird.