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Kühlwolken verschwinden bei hoher CO₂-Konzentration

Niedrige Meereswolken könnten ein weiteres Kipp-Element im Klimasystem sein. Zerfällt die Wolkendecke, würde die globale Temperatur abrupt auf ein Niveau wie in der Kreidezeit ansteigen.


Stratocumulus-Wolken
Stratocumulus-Wolken bedecken ein Fünftel der tropischen Ozeane. (Foto: Gabriele Lässer/​Pixabay)

In wenigen Jahrzehnten hat die Menschheit die globalen Temperaturen 170-mal schneller steigen lassen, als es ohne menschliches Zutun geschehen wäre, warnen die Vereinten Nationen in dem aktuellen Bericht ihres Umweltprogramms Unep.

Um eine weitere gefährliche Erderhitzung doch noch zu verhindern, gibt es mit dem Pariser Klimaabkommen inzwischen zwar eine internationale Übereinkunft. Doch der Ausstoß von Treibhausgasen ist bislang nicht zurückgegangen.

Im Gegenteil, die Emissionen steigen weiter, und das in einem Maße, dass die Welt auf das Worst-Case-Szenario der Klimaforschung zusteuert.

Gelingt keine Trendumkehr, könnte in Zukunft auch ein wichtiges Kühlsystem der Erde verschwinden – nämlich die Wolkendecke über den tropischen Ozeanen.

Stark gestiegene CO2-Konzentrationen lassen diese Wolken zusammenbrechen, sie lösen sich einfach auf, wie eine Studie des California Institute of Technology zeigt, die nun im Fachmagazin Nature Geoscience erschienen ist.

Die Folge wäre ein Anstieg der globalen Temperaturen um kaum vorstellbare acht Grad Celsius, und zwar zusätzlich zu der Erwärmung, die mit dem höheren CO2-Level einhergeht.

Insgesamt könnte das ein Plus von 14 Grad bedeuten und damit ein Klima, das zuletzt vor 65 Millionen Jahren in der Kreidezeit herrschte.

Warm und wärmer

Einen kühlenden Effekt auf das Klima hat auch – die Luftverschmutzung. Um bis zu 0,7 Grad Celsius könnte es auf der Erde wärmer sein, wenn Kraftwerke weniger Schadstoffe ausstießen oder der Verkehr sauberer wäre.

 

Drei US-Klimaforscher warnten deshalb kürzlich im Fachmagazin Nature, die Erderhitzung werde viel schneller ablaufen als vom Weltklimarat angenommen. Einer der Gründe: Viele Regierungen, allen voran China, unternehmen inzwischen sehr viel für bessere Luft, die Luftverschmutzung nimmt ab.

 

Für die menschliche Gesundheit und auch für die Ernteerträge der Landwirtschaft ist das positiv. Doch die an sich gute Nachricht hat leider eine Schattenseite: Der bisherige Kühleffekt nimmt ab.

 

Umso schneller müsse klimapolitisch gehandelt werden, fordern deshalb Energiewende-Experten.

Dass der Klimawandel die Wolkendecke der Erde verändert und dies zu Rückkopplungseffekten – also einem weiteren Anheizen des Klimawandels – führen kann, haben Studien bereits gezeigt. Das kalifornische Forscherteam um Tapio Schneider hat sich nun mit den marinen Stratocumulus-Wolken beschäftigt, die 20 Prozent der tropischen Meere bedecken.

Anders als hohe Wolken, die die von der Erde abgestrahlte Wärme absorbieren und so die Atmosphäre weiter aufheizen, handelt es sich hier um niedrige Wolkendecken, die das einfallende Sonnenlicht reflektieren und so kühlend auf das Klima wirken.

Mittels Computersimulation untersuchten die Wissenschaftler, was mit den Stratocumulus-Wolken geschieht, wenn die CO2-Werte steigen. Zunächst blieb es bei einer dichten Wolkenschicht, während die Menge an Wasser in den Wolken leicht zurückging.

Ab einer CO2-Konzentration von 1.200 ppm jedoch veränderten sich die Stratocumulus-Wolken "abrupt" und dramatisch. "Wenn die Werte diese Schwelle überschreiten, werden die Stratocumulusschichten instabil und zerbrechen in verstreute Cumuluswolken", heißt es in der Studie.

Da die Wolken keine geschlossene Decke mehr bilden, entfällt ihre Kühlwirkung. Dadurch heizen sich die Ozeane stärker auf und es kommt zu einer zusätzlichen globalen Erwärmung um acht Grad, in den Subtropen sogar um zehn Grad.

Zusammenbruch der Wolken wäre kaum rückgängig zu machen

Zwar ist die Erde von einer CO2-Konzentration in der Atmosphäre von 1.200 ppm noch weit entfernt. Derzeit sind es rund 410 ppm. Vor der Industrialisierung waren es 280 ppm.

Doch der Anstieg hat sich in den letzten Jahrzehnten immer weiter beschleunigt – der kritische Schwellenwert könnte bei ausbleibendem Klimaschutz im nächsten Jahrhundert überschritten werden. Schätzungen gehen davon aus, dass der CO2-Gehalt auf 1.600 ppm steigt, falls das gesamte derzeit bekannte Vorkommen an fossilen Energieträgern tatsächlich verbrannt wird.

"Unsere Studie deckt einen blinden Fleck in bisherigen Klimamodellen auf", sagt Leitautor Schneider. Die kühlende Schicht der marinen Stratocumulus-Wolken könnte ein weiteres Kipp-Element im Klimasystem sein, das bislang nicht bekannt war.

Wie die Computersimulation ergab, wäre der Zusammenbruch der Wolken kaum mehr rückgängig zu machen. Die Wolkenschicht begann sich erst wieder zu bilden, als die CO2-Konzentration unter 300 ppm sank – ein Wert deutlich unter dem heutigen Niveau.

Wie die Forscher vermuten, könnte das Verschwinden der kühlenden Meereswolken einer der Gründe sein, warum der Planet in der geologischen Vergangenheit schon bei einer CO2-Konzentration von unter 2.000 ppm eisfrei war, obwohl Klimamodelle derart hohe Temperaturen erst bei einem Wert von 4.000 ppm voraussagen. Um diese Vermutung zu erhärten, sind allerdings weitere Untersuchungen nötig.

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