Emissionen bremsen Klimaveränderung: Wolken aus Abgasen kühlen Erde um 1,5 Grad Celsius

Ein Containerschiff hinterlässt am Himmel eine Spur aus weißen Wolken, die stundenlang in der Luft verweilen kann. Diese geschwollene Linie besteht nicht nur aus den Abgasen, sondern sie ist eine Veränderung der Wolken, die durch kleinste Partikel verursacht wird. Forscher der Universität Washington haben die Auswirkungen dieses Phänomens erstmals über Jahre und auf regionaler Ebene gemessen.

Anhand von Satellitendaten kommen die Forscher zu dem Ergebnis, dass Schiffe die Wolken tatsächlich verändern. Die zusätzlichen Wolken reduzieren die solare Einstrahlung in der Nähe des Schifffahrtswegs um etwa zwei Watt pro Quadratmeter – und tragen damit zur Abkühlung des Planeten bei.

Das Ergebnis impliziert, dass alle Formen der industriellen Verschmutzung Wolken verursachen. Weltweit werde dadurch etwa ein Watt Sonnenenergie pro Quadratmeter Erdoberfläche blockiert. Dem gegenüber stehen etwa drei Watt pro Quadratmeter, die durch Treibhausgase eingesperrt werden. Anhand dieser Daten beziffert die von der American Geophysical Union veröffentlichte Studie den kühlenden Effekt auf „fast ein Drittel der heutigen Erwärmung durch Treibhausgase“.

Emissionen erzeugen feinere Wolken

In Klimamodellen der Welt mit und ohne Schwefelemissionen aus dem Schiffsverkehr „gibt es einen ziemlich großen Kühleffekt durch Veränderungen in den Modellwolken aufgrund des Schiffsverkehrs“, sagte der Erstautor Michael Diamond, Doktorand der Atmosphärenwissenschaften. „Weil es so viel natürliche Variabilität gibt, war es schwierig, diesen Effekt in Beobachtungen der realen Welt zu erkennen.“

Diamond stützt seine Forschungen auf Beobachtungen aus den Jahren 2003 bis 2015. Der Frühling auf der Südhalbkugel ist die wolkigste Jahreszeit über besagter Schifffahrtsroute zwischen Europa und Südafrika. Schiffe zwischen Europa und Asien, die nicht durch den Suezkanal fahren, nutzen diese Route ebenfalls.

Der Vergleich der beobachteten mittleren Wolkentropfenkonzentrationen von 2003 bis 2015 (links) und der berechneten Konzentration ohne Emissionen (rechts) entlang der Schifffahrtsroute (gelbe Linie) zeigt, wie stark die industrielle Verschmutzung die Wolken beeinflusst. Foto: Michael Diamond/Universität Washington

Dabei dienen kleinste Abgaspartikel aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe als „Samen“, an denen Wasserdampf kondensieren kann. Mehr Sulfat- oder andere Partikel in der Luft führen zu Wolken mit feineren Tröpfchen, verglichen mit reinen Wassertröpfchen. Dadurch werden die Wolken heller und reflektieren mehr Sonnenlicht.

Frühere Untersuchungen dieses Effekts konzentrierten sich auf Stellen, an denen der Wind quer über die Schifffahrtsstraße bläst. Dadurch konnte man den „sauberen“ Bereich auf der windzugewandten Seite (Luv) des Schiffes mit dem „verschmutzten“ Bereich auf der windabgewandten Seite (Lee) vergleichen. Die neue Studie nimmt einen anderen Ansatz und erforscht ein Gebiet, das zuvor ausgeschlossen war: Einen Ort, an dem der Wind entlang der Schifffahrtsstraße weht und die Verschmutzung in diesem kleinen Gebiet konzentriert.

Die Studie analysiert die Wolkeneigenschaften aus 12 Jahren aus der Vogelperspektive. NASA-Satelliten fotografierten einerseits die Wolken und erfassten andererseits die Menge des reflektierten Sonnenlichts am Rand der Atmosphäre.

Ohne „Industrie-Wolken“ wäre die Temperatur 1,5° C höher

„Der Unterschied innerhalb der Schifffahrtsroute ist klein genug, dass wir etwa sechs Jahre Daten benötigen, um zu bestätigen, dass er real ist“, sagte Co-Autorin und Statistik-Doktorandin Hannah Director. „Wenn diese kleine Veränderung jedoch weltweit auftreten würde, würde sie ausreichen, um die globalen Temperaturen zu beeinflussen.“

Mit dem Wissen über die Auswirkungen der Schiffsemissionen auf die Sonneneinstrahlung war es der nächste Schritt, die globale Aufhellung der Wolken zu ermitteln. Ein Vergleich mit nahe gelegenen, unverschmutzten Gebieten machte es schließlich möglich.

Niedrige, aufgrund von Emissionen gebildete Wolken blockieren weltweit etwa ein Watt pro Quadratmeter. Das heißt, ohne die kühlende Wirkung der „Industrie-Wolken“ hätte sich die Erde bereits um 1,5 Grad Celsius erwärmen können. Mit anderen Worten, die beschlossene Abkehr von fossilen Brennstoffen kann mittelfristig zu einer zusätzlichen Erwärmung führen.

Gleichzeitig deuten die Ergebnisse darauf hin, dass Strategien zur vorübergehenden Verlangsamung der Erwärmung, wie das Versprühen von Salzpartikeln, wirken können. Die Studie impliziert aber auch, dass es Jahre dauert, bis ein möglicher Effekt sichtbar wird. „Was uns diese Studie jedoch nicht sagt, ist, ob das eine gute Idee ist“, sagte Diamond.