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Donnerstag, 08.12.2016
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Menschengemachte Wolkenkühlung geringer als gedacht

Ausdünstungen von Bäumen sorgten schon vor der Industrialisierung für viele Wolken

Waldiger Kühleffekt: Der Mensch hat die Wolkenbildung offenbar weniger stark beeinflusst als gedacht. Denn schon vor Beginn der industriebedingten Emissionen wirkten Ausdünstungen von Bäumen als effektive Wolkenkeime. Das aber bedeutet, dass auch der Kühleffekt der Wolken auf das Klima damals vielleicht kaum geringer war als heute, berichten Forscher in gleich zwei Artikeln im Fachmagazin "Nature".
Moleküle aius den Ausdünstungen von Bäumen erweisen sich als verblüffend effektive Wolkenkeime.

Moleküle aius den Ausdünstungen von Bäumen erweisen sich als verblüffend effektive Wolkenkeime.

Aerosole und andere Schwebstoffe gelten als große Unsicherheitsfaktoren im Klimasystem. Denn einige von ihnen, darunter Ruß, heizen die Atmosphäre zusätzlich an, andere aber können die Bildung von abschirmenden und kühlenden Wolken fördern – wie es beispielsweise für die Schwefelgase aus Vulkanausbrüchen und auch einige menschliche Emissionen gilt. Klimaforscher gingen daher davon aus, dass eine vermehrte Wolkenbildung durch die Luftverschmutzung den Klimawandel lange Zeit eher gebremst hat.

Bäume als Wolkenbildner?


Doch wie sich jetzt zeigt, ist dieser Effekt vielleicht erheblich kleiner als gedacht. Denn wie Forscher in gleich zwei Veröffentlichungen in "Nature" berichten, gehen offenbar weitaus weniger Wolken auf das Konto unserer Abgase als bisher angenommen. Stattdessen gab es schon in vorindustrieller Zeit kaum weniger Kondensationskeime für Wolken als heute – weil die damals üppigeren Wälder effektive Wolkenbildner ausdünsteten.

Entdeckt haben die Forscher dies mit Hilfe des CLOUD-Experiments am Forschungszentrum CERN bei Genf. In lässt sich in kontrollierter Umgebung ermitteln, wie stark bestimmte Komponenten der Luft oder bestimmte Moleküle zur Wolkenbildung beitragen – und wie stark dies durch den Energieeinstrom durch kosmische Strahlung verstärkt wird.


Jasper Kirkby auf dem CLOUD-Experiment am CERN

Jasper Kirkby auf dem CLOUD-Experiment am CERN

Überraschung in der Wolkenkammer


Für ihre Studie testeten Jasper Kirkby von der Goethe Universität Frankfurt und seine Kollegen, wie gut sich das von Pinienwäldern abgegebene Molekül alpha-Pinen sich als Wolkenkeim eignet. Alpha-Pinen wird in der Atmosphäre durch Ozon schnell oxidiert und in nachfolgenden Reaktionsketten entstehen dabei auch schwerflüchtige Substanzen. Bisher glaubte man jedoch, dass diese ohne Beteiligung von Schwefelsäure die Wolkenbildung nicht anstoßen können.

Doch die CLOUD-Ergebnisse belehrten die Forscher eines Besseren. Zwar treten die schwerflüchtigen Produkte des Alpha-Pinen nur in Konzentrationen von rund einem Molekül pro einer Billionen Luftmoleküle auf, dennoch tragen sie effizient zur Wolkenbildung bei, wie die Experimente ergaben. Durch den Einfluss von Ionen aus der kosmischen Strahlung erhöht sich diese Wirkung sogar noch einmal um das zehn bis 100-Fache.

Menschengemachte Wolkenkühlung geringer als gedacht


"Diese Ergebnisse sind die wichtigsten, die bisher an der CLOUD-Kammer am CERN erzielt worden sind", betont Kirkby. "Berücksichtigt man in Zukunft die Entstehung und das Wachstum rein organischer Aerosolpartikel bei der Entwicklung von Klimamodellen, dürfte das wesentlich dazu beitragen, den Einfluss menschlichen Handelns auf die Wolken und das Klima besser zu verstehen."

Was die Ergebnisse des CLOUD-Experiments für die Klimaforschung bedeuten.


Denn das neue Ergebnis bedeutet, dass rein biogene Wolkenkeime eine größere Rolle spielen als bisher angenommen. Schon vor Beginn der Industrialisierung reichte ihre von den üppigen Pinienwäldern abgegebene Menge wahrscheinlich aus, um nahezu genauso viele Wolken zu schaffen wie später durch unsere menschengemachten Abgase.

Insofern kompensieren die durch den Menschen verursachten Aerosole den Treibhauseffekt vermutlich nicht so stark wie bisher angenommen. "Wir gehen davon aus, dass der jetzt entdeckte Prozess dazu führt, dass wir die Wolkenbildung in früheren Zeiten neu bewerten müssen", erklärt Koautor Joachim Curtius von der Goethe-Universität Frankfurt. "Der Unterschied zum heutigen Zustand würde dann geringer ausfallen als bisher gedacht."

Eine weitere Veröffentlichung, die gleichzeitig in Science erscheint, berichtet von Beobachtungen aus dem Observatorium am Jungfraujoch, in denen die rein organische, biogene Nukleation auch in der freien Troposphäre nachgewiesen wurde. Dies bestätigt die Laboruntersuchungen am CLOUD-Experiment. (Nature, 2016; doi: 10.1038/nature17953; doi: 10.1038/nature18271)
(Goethe-Universität Frankfurt am Main/ CERN, 27.05.2016 - NPO)
 
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