Wolken und Klima: Beziehung mit Fragezeichen
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Redaktion
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Professor Thomas Leisner, Klimaforscher am Karlsruher Institut für Technologie (KIT), weiß darauf auch noch keine umfassenden Antworten. Aber eines kann er sagen: "Wenn sich das Klima ändert, ändern sich auch die Wolken - und umgekehrt." In der deutschlandweit einzigartigen Wolkenkammer Aida (Aerosol-Interaktionen und -Dynamik in der Atmosphäre) versuchen er und seine Mitarbeiter, den Wolken auf die Spur zu kommen.
Zwei zentrale Fragen stellen sich den Forschern: Werden die Wolken im Klimawandel mehr kühlend oder mehr erwärmend wirken? Und wie genau entsteht eigentlich Niederschlag? Die Bildung von Wolken ist laut Weltklimarat der größte Unsicherheitsfaktor bei der Klimaforschung: "Würden wir die Wolken besser verstehen, dann könnten wir viel genauer sagen, um wie viel Grad sich das Klima erwärmen könnte", sagt Leisner. Momentan geht die Forschung bei einer Verdoppelung des Kohlendioxids von einer Erwärmung zwischen 1,5 und 4 Grad aus - eine enorme Bandbreite.
Die luftigen Gebilde sind naturgemäß schwer zu fassen. In der KIT-Wolkenkammer, einem sieben Meter hohen und vier Meter breiten Experimentier-Turm, erzeugen die Forscher sie deshalb selbst. Dafür brauchen sie Luft und Feinstaub (Aerosole) - also kleine Schwebeteilchen wie Bakterien, Ruß oder Salzpartikel. Daran kann dann der Wasserdampf kondensieren - eine Wolke entsteht.
In Karlsruhe können die Forscher besonders große Wolken machen mit einem Volumen von bis zu 90 000 Litern. Vier bis fünf mal pro Jahr forschen Wissenschaftler aus aller Welt in wochenlangen Messkampagnen an der Kammer. Damit die dort unter atmosphärischen Bedingungen erzeugten Wolken künftig länger halten - bislang verflüchtigen sie sich nach rund 20 Minuten - wird derzeit in einem Neubau eine zweite Wolkenkammer errichtet.
Einfluss verschiedener Partikelarten
Ein großes Rätsel für die Forscher ist, welche Art von Partikeln zu welcher Art von Wolken führen. Sie verwenden deshalb möglichst reine Luft, "verunreinigen" sie in der Wolkenkammer gezielt mit bestimmten Aerosolen und betrachten sich dann die Wolken- und Niederschlagsbildung genau. Knapp 80 Wolkenarten unterscheiden die rund 1000 Wolkenexperten weltweit; etwa 100 forschen in Deutschland.
Hohe Zirruswolken am Himmel lassen die Sonne durch und verstärken damit den Treibhauseffekt, erklärt Andreas Macke, Professor am Leipziger Leibniz-Institut für Troposphärenforschung. Die weißen Kumuluswolken hingegen spiegeln viel Sonne zurück in den Weltraum und wirken kühlend.
Landwirtschaftliche Emissionen
Völlig unklar ist beispielsweise, was landwirtschaftliche Emissionen, der sogenannte Agrarstaub, für die Wolkenbildung bedeuten, sagt Macke. Ebenfalls rätselhaft ist, welche Partikel als sogenannte Eiskeime zur Eisbildung in Wolken führen - einer Grundvoraussetzung für Niederschlag. "Wir wissen nicht, wann eine Wolke zu regnen anfängt", sagt Leisner. "Es ist enorm wichtig, zu klären, wie menschliches Verhalten sich auf Wolken und damit das Klima und den Wasserkreislauf auswirkt", ergänzt Macke.
"Es wäre ein großer Schritt, wenn wir beschreiben könnten, wo, wann und warum welche Wolken global auftauchen", sagt Martina Krämer vom Forschungszentrum Jülich. Vorhersagen über die Klimaerwärmung könnten damit sehr viel präziser werden.
Geo-Engineering - Eingriffe in die Wolkenbildung
Vom sogenannten Geo-Engineering, also vorsätzlichen Eingriffen etwa in die Wolkenbildung, um das Klima abzukühlen oder in dürregeplagten Gebieten für Regen zu sorgen - davon halten die drei Forscher und auch der Weltklimarat nicht viel. Die technischen Herausforderungen seien zu groß. Und viel wichtiger noch: "Wenn man an einem so komplexen System herumdoktern würde, wären die Folgen unabsehbar", sagt Macke.
Tröstlich immerhin: Seit Beginn der Satellitenbeobachtung vor etwa 30 Jahren ist die Zusammensetzung der Wolkendecke ungeachtet aller menschlichen Einflüsse in etwa gleichgeblieben - auch wenn etwa über Asien mit großen Umweltsünder-Ländern wie China regionale Veränderungen registriert wurden. "Das könnte bedeuten, dass Wolken sich selber stabilisieren", sagt der Leipziger Forscher. "Aber auch das ist nur eine Hypothese."
dpa
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