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Dienstag, 31.05.2016
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Menschengemachter Klimawandel verändert auch obere Atmosphäre

Ungewöhnlich starker Kontrast zwischen Erwärmung unten und Abkühlung oben nur durch menschliche Einflüsse erklärbar

Die Diskussion um die Ursachen des Klimawandels ist um ein neues, stichhaltiges Argument reicher. Erstmals konnten Wissenschaftler anhand neuartiger Satellitendaten nachweisen, dass sich der menschliche Einfluss auch über die bodennahen Luftschichten hinaus in die obere Atmosphäre erstreckt. Die im Fachjournal "Geophysical Research Letters" veröffentlichte Studie ergab, dass sich das Ausmaß der Veränderungen dort nur erklären lässt, wenn von Menschen verursachte Klimatrends durch Treibhausgase mit einbezogen werden.
Atmosphäre der Erde

Atmosphäre der Erde

Dass die Treibhausgase die unteren Atmosphärenschichten, die Troposphäre, allmählich aufheizen, ist schon länger bekannt. Satellitendaten hatten ebenfalls bereits Hinweise darauf geliefert, dass parallel dazu eine gegenläufige Entwicklung in den höheren Schichten der Atmosphäre stattfindet, der Stratosphäre. Hier schienen die Temperaturwerte eher zu sinken. Aber wie stark? Und warum? Genau das hat ein internationales Forscherteam, koordiniert von Gottfried Kirchengast, Leiter des Wegener Zentrums und Professor für Geophysik an der Universität Graz untersucht.

GPS Radiookkultation als Werkzeug


Die Wissenschaftler nutzten für ihre Analysen nicht Modelle, sondern arbeiteten rein datenbasiert mit der GPS Radiookkultation. „Dabei handelt es sich um Messungen mit Satelliten, welche GPS-Signale nach ihrem Weg durch die Atmosphäre empfangen. Dies liefert im Gegensatz zu bisherigen Methoden auch über lange Zeiträume äußerst genaue Klimadaten", erklärt Andrea Steiner, Mitkoordinatorin des Projekts. Hierfür registriert ein Empfänger an Bord des Messsatelliten die Signale des GPS-Satellitennavigationssystems und bestimmt den Einfluss der Atmosphäre auf die Signallaufzeiten mit hoher Genauigkeit.

Bei ihren Analysen konzentrierte sich das Forscherteam auf die Atmosphäre über den Tropen. Dort ist die Wetterschicht mit 16 Kilometern am dicksten und der Erwärmungs-Abkühlungs-Kontrast von grundlegender Bedeutung für das gesamte Klimasystem der Erde. Und dieser Kontrast hat es in sich, wie die Auswertungen belegten.


Starker Kontrast nur durch menschlichen Einfluss erklärbar


„Während sich die Troposphäre erwärmt, kühlt sich die Stratosphäre zunehmend ab", berichtet Kirchengast. Dieses Verhalten sei zwar von Modellen und ungenaueren Daten grundsätzlich bekannt, überrascht waren die Wissenschaftler aber vom Ausmaß des Erwärmungs-Abkühlungs-Kontrastes seit 1995. „Dieser Kontrast ist aufgrund natürlicher Schwankungen allein nicht erklärbar", betont Kirchengast. "Die gemessenen Trends weisen nach, dass der menschliche Einfluss im Spiel ist."

Temperaturschichtung in der oberen Troposphäre (bis ca. 16 km) und der Stratosphäre (über 17 km)

Temperaturschichtung in der oberen Troposphäre (bis ca. 16 km) und der Stratosphäre (über 17 km)

Damit lieferte die Untersuchung den ersten statistisch gesicherten Nachweis, dass die gegenwärtigen Klimatrends nicht nur in der bodennahen Luft, sondern ebenso in der oberen Wetterschicht - auch obere Troposphäre genannt - und in der darüber liegenden Stratosphäre vorherrschen. Die bahnbrechenden neuen Forschungsergebnisse, die im Fachjournal "Geophysical Research Letters" publiziert wurden, sorgen nun weltweit für Aufsehen. Sie fanden sich letzte Woche unter den "Top Five Weekly Downloads" der Zeitschrift.

Verbesserung der Klimamodelle nun möglich


Von zukunftweisender Bedeutung sind die aktuellsten Erkenntnisse der Forscher auch für die Verbesserung der Vorhersagegüte von globalen Klimamodellen. "Derzeit scheint der Erwärmungs-Abkühlungs-Kontrast in Modellen zu schwach simuliert zu werden. Herauszufinden, wo die Ursachen dafür liegen, ist extrem wichtig", blickt Kirchengast bereits auf nächste Schritte. "Endlich haben wir hinreichend Daten mit Benchmark-Qualität, um Klimamodelle in der freien Atmosphäre fundamental testen zu können."
(Wegener Zentrum der Uni Graz, 13.10.2009 - NPO)