Klimawandel Wärmestrahlen beweisen verstärkten Treibhauseffekt

Klimatologen haben erstmals über einen längeren Zeitraum in der Natur messen können, wie stark Treibhausgase wirken. Doch nun rätseln sie: Warum ist die Lufttemperatur in den letzten Jahren nicht mehr gestiegen?
Sonnenstrahlen: "Fingerabdruck von CO2"

Sonnenstrahlen: "Fingerabdruck von CO2"

Foto: MARIO ANZUONI/ REUTERS

Das Klima wandelt sich unsichtbar, das macht die Sache unheimlich. Treibhausgase kann man nicht sehen, ihre wärmende Wirkung verrät sich erst nach langer Zeit. Welchen Effekt haben die Gase überhaupt? Bislang gab es wenig direkte Messungen in der Natur.

Jetzt aber bestätigen Beobachtungen aus elf Jahren, dass sich der Treibhauseffekt der Erde tatsächlich verstärkt, weil sich zunehmend Kohlendioxid (CO2) in der Luft sammelt - vermehrte Strahlung sollte also deshalb das Klima wärmen.

Zwei Messstationen - eine in Alaska, eine im mittleren Süden der USA - haben zwischen 2000 und 2010 von Jahr zu Jahr höhere Wärmestrahlung registriert, berichten Forscher im Wissenschaftsmagazin "Nature" . Die Strahlung zeige quasi den Fingerabdruck von CO2.

Jedes Gas in der Luft verrät sich dadurch, dass es charakteristische Wellenlängen der Strahlung zur Erde zurückwirft - ähnlich wie Gitarrensaiten ihren typischen Klang haben. Die Sorte der in den USA gemessen Strahlungswellen offenbart der Studie zufolge, dass von Jahr zu Jahr mehr Wärmewellen von CO2-Teilchen in der Luft Richtung Erde gestreut wurden - der Treibhauseffekt hat sich also verstärkt.

Kniffligste Frage der Umweltforschung

"Die Studie bestätigt Vorhersagen von Klimamodellen", sagt der Atmosphärenforscher Georg Heygster von der Universität Bremen, der nicht an der Studie beteiligt war. Den Effekt hatten Forscher prognostiziert: Je mehr CO2 aus Abgasen sich in der Luft sammelt, desto weniger Strahlung kann von der Erde ins All entweichen - das Treibhausgas absorbiert die Wellen und strahlt sie in alle Richtungen als Wärme ab.

Die Daten aus den USA seien auf die ganze Welt übertragbar, sagt Heygster. Denn CO2 verteilt sich in der Luft gleichmäßig. Um 0,2 Watt pro Quadratmeter habe sich ihren Messungen zufolge die Strahlungsleistung bei wolkenlosem Himmel im ersten Jahrzehnt dieses Jahrhunderts verstärkt, berichten die Studienautoren um Daniel Feldman von der University of California in Berkeley.

Die entscheidende Frage lautet nun: Wie stark erhöht die zunehmende Wärmestrahlung die Temperatur in Bodennähe? Es ist die wohl wichtigste Frage der Umweltforschung - und eine extrem knifflige.

Das zeigt die Klimaentwicklung der letzten Jahre: Obwohl sich der Treibhauseffekt verstärkt hat, ist die Luft nach Jahrzehnten der Erwärmung seit Beginn des Jahrtausends kaum mehr wärmer geworden. Forscher haben Dutzende Theorien für die Pause der Erwärmung geliefert, die sich teils widersprechen.

Das Rätsel der Wolken

Man könnte verzweifeln an der Komplexität der Umwelt: Abertausende Phänomene wirken aufs Klima: Manche kühlen es, etwa Schwefelgase aus Vulkanen. Manche wärmen es, etwa Rußteilchen. Bedrohlich macht die Erwärmung aber vor allem ein Verstärkungseffekt: Wärmere Luft kann mehr Wasserdampf aufnehmen. Wasserdampf ist ein stärkeres Treibhausgas als CO2, es verschärft die Erwärmung.

Ein weiterer Effekt macht die Wirkung des Wasserdampfes so schwierig zu berechnen: Er kondensiert zu Wolken. Und sie können die Luft nicht nur wärmen, sondern auch kühlen - je nach der Höhe, in der sie schweben.

Die Unsicherheiten sind also beträchtlich. Dennoch soll eine einzige Zahl die künftige Erwärmung beschreiben - die Klimasensitivität: Sie gibt an, um wie viel Grad sich die Luft erwärmt, wenn sich die CO2-Menge verdoppelt. Liegt sie bei einem Grad, was der reinen Wärmewirkung von CO2 entspricht, wäre die Erwärmung wenig gefährlich, doch einiges spricht für deutlich höhere Werte.

Der Uno-Klimarat hält bislang eine Spanne von 1,5 bis 4,5 Grad für wahrscheinlich, die Annahme gründet wesentlich auf der Kenntnis von Klimaänderungen während der Eiszeit. Zwei Fragen müssen noch beantwortet werden: Wie stark reichert sich Wasserdampf in der Luft an? Und vor allem: Wie verändern sich die Wolken im Zuge des Klimawandels?

"Haben weiten Weg vor uns"

Die neuen Messungen aus den USA scheinen auf den ersten Blick zu zeigen, dass die Folgen eines verstärkten Treibhauseffekts sich in Grenzen halten, die Klimasensitivität mithin erfreulich niedrig liegen könnte. Schließlich gab es trotz der höheren Strahlung seit der Jahrtausendwende keine nennenswerte Erwärmung. Auch die gesamte Erwärmung seit Beginn der Industrialisierung 1750 deutet lediglich auf eine Klimasensitivität von rund 1,6 Grad, berichteten Forscher kürzlich .

Doch offenbart die simple Beziehung von Lufttemperatur und CO2-Anstieg wirklich die Empfindlichkeit des Klimas der Zukunft? "Nein", meint Heygster - das verdeutliche der Vergleich der Erde mit einem Kochtopf: Je mehr Wasser erwärmt werden müsste, desto länger dauere die Erhitzung. "Vor allem die Ozeane schlucken derzeit die Wärme", sagt Heygster.

Auch der Uno-Klimarat, der das Wissen übers Klima zusammenfasst, sagt eine beschleunigte Erwärmung der Luft voraus, sobald die Energieaufnahme der Ozeane sich verlangsame. Bislang jedoch gilt: Der Treibhauseffekt verstärkt sich schneller als der Klimawandel.

"Wir haben noch einen weiten Weg vor uns", kommentiert Nasa-Atmosphärenforscher Seiji Kato die neue Studie: Die Messungen bestätigten zwar den Treibhauseffekt. "Doch nun müssen wir noch all die anderen Klimafaktoren genauer berechnen."

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