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Forscher weisen Fingerabdruck des Menschen in der Lufthülle nach

Klimawandel dehnt Atmosphäre aus

GPS Radio-Okkultation: Niedrigfliegende Satelliten empfangen GPS-Signale, aus deren Veränderung lassen sich Temperaturschichtung und Druck der atmosphärischen Schichten genau errechnen. © Wegener Zentrum / Uni Graz

Klimaforscher haben eine weitere Auswirkung des Klimawandels auf die Atmosphäre ausgemacht: Die Lufthülle der Erde dehnt sich zunehmend aus. Dass dies eine Folge der globalen Erwärmung durch die Treibhausgas-Emissionen des Menschen sei, habe man nun erstmals zuverlässig nachgewiesen, berichten die Forscher im Fachmagazin „Journal of Climate“.

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„Die globale Erwärmung in der Wetterschicht – der bis etwa 16 Kilometer Höhe reichenden Troposphäre – hat bewirkt, dass sich die Luft ausgedehnt hat und dadurch die Flächen konstanten Luftdrucks höher liegen“, sagt Gottfried Kirchengast, Leiter des Wegener Zentrums für Klima und Globalen Wandel an der Universität Graz und Seniorautor der Arbeit. Um 15 bis 20 Meter pro Jahrzehnt seien diese Druckflächen seither angestiegen.

Nach Angaben der Grazer Forscher ist dieser Prozess definitiv eine Folge der Treibhausgas-Emissionen. Diesen Fingerabdruck des Menschen in den bodennahen Luftschichten der Erde habe man mit Hilfe präziser Satellitendaten sichtbar gemacht. Aus den verschiedenen Veränderungsmustern in den Daten filterten die Wissenschaftler dabei gezielt die menschgemachten Klimatrends heraus.

GPS-Signale als Messwerkzeug

Die menschengemachte Erwärmung und Anhebung der Wetterschicht habe Auswirkungen auf das Weltklima, sagen die Forscher. Durch diese Verschiebungen der Luftdruckschichten verändern sich unter anderem die globalen Windsysteme und die Verteilung der Niederschläge.

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Für ihre Studie nutzten die Forscher die erst Mitte der 1990er Jahre entwickelte Methode der sogenannten GPS-Radio Okkulation. Hinter diesem Begriff verbirgt sich die Tatsache, dass die Signale der Satelliten des Global Positioning Systems (GPS) von der Atmosphäre leicht abgelenkt werden. Dies geschieht umso stärker, je dichter die Lufthülle ist.

Natürliche von menschengemachten Mustern getrennt

Für ihre Messungen werteten die Forscher die GPS-Signale aus, die von Satelliten im niedrigen Erdorbit empfangen wurden. Aus der Ablenkung leiteten sie Daten über den Luftdruck der Atmosphäre in verschiedenen Höhen und damit auch exakte Klimadaten ab. Die Grazer Wissenschaftler arbeiten bereits seit Einführung der GPS Radio-Okkultation Mitte der 1990er Jahre mit dieser Methode.

Eine Schwierigkeit solcher Messungen besteht darin, natürliche und menschengemachte Veränderungen voneinander zu trennen, sagen die Forscher. Eine Hilfe sei dabei, dass Klimatrends je nach ihrer Ursache unterschiedliche Muster hinterlassen.

Temperaturtrends und Druckflächen-Hebung seit den 1990er Jahren in tropischen bis subtropischen Breiten, ermittelt mittels GPS-Radio-Okkultation. © Wegener Zentrum / Uni Graz

Abkühlung oberhalb der Wetterschicht

„So führen zum Beispiel Treibhausgase dazu, dass sich die Wetterschicht relativ konstant und großräumig erwärmt – am stärksten in den Tropen“, erklärt Mitautorin Andrea Steiner, ebenfalls von der Universität Graz. Oberhalb der Wetterschicht finde dabei gleichzeitig eine Abkühlung statt.

Das natürliche Phänomen El Nino verursache hingegen klar ausgeprägte zeitliche Schwankungen mit einer anderen Raumverteilung. Aus den verschiedenen Mustern habe sich daher der menschliche Fingerabdruck gut herausfiltern lassen. (Journal of Climate, 2011; doi: /10.1175/2011JCLI3966.1)

Informationen zum Weltklimagipfel in Durban finden Sie in unserem Special.

(Journal of Climate / dapd, 30.11.2011 – NPO)

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