Wasserdampf als Schlüsselfaktor für die Klimaerwärmung

Wasserdampf ist das häufigste Treibhausgas auf der Erde, sein Anteil an der globalen Erwärmung war allerdings umstritten. Jetzt ist es Wissenschaftlern mithilfe von Satellitendaten gelungen, den wärmespeichernden Effekt des Gases genauer als zuvor zu bestimmen. Wie sie in der Fachzeitschrift „Geophysical Research Letters“ berichten, hat Wasserdampf demnach eine weitaus wichtigere Rolle im Klimawandel als bisher angenommen.

Wasserdampf in der Atmosphäre ist ein Treibhausgas. Er trägt immerhin zu 36 bis 70 Prozent zum natürlichen Treibhauseffekt bei. Welche Rolle er allerdings bei der globalen Erwärmung spielt, ist bisher nur in Teilen verstanden. Ein wichtiger Faktor ist die Wasserdampf-Rückkopplungsschleife in der Atmosphäre und ihr Ausmaß: Eine Erhöhung des Wasserdampfgehalts der Luft führt zu wärmeren Temperaturen. Wärmere Luft wiederum kann mehr Wasserdampf aufnehmen. Mehr Wasserdampf aber ergibt wieder mehr Erwärmung.

Einfluss der Rückkopplung bisher unklar

Zu dieser positiven Rückkopplung kommt der verstärkende Effekt, den der Wasserdampf auch auf die Treibhauswirkung anderer Klimagase hat. „Der Unterschied zwischen einer Atmosphäre mit einer starken Wasserdampf-Rückkopplung und einer schwachen ist enorm”, erklärt Andrew Dessler von der Texas A&M Universität. Klimamodelle haben die Stärke dieser positiven Rückkopplungen jedoch bisher nur sehr grob abschätzen können.

Die Daten waren nicht genau genug, um einen umfassenden Einblick zu geben, wie das Gas auf die Veränderungen in der Oberflächentemperatur der Erde reagiert. Die bodengestützten Messungen und älteren Satellitendaten konnten beispielsweise nicht den spezifischen Wasserdampfgehalt einzelner Höhenschichten der Troposphäre unterscheiden und erfassen. In dieser zwischen acht und 18 Kilometer hoch reichenden Luftschicht findet aber ein Großteil der für unser Wetter und Klima wichtigen Prozesse statt.

„Aqua“-Daten messen genaue Verteilung

Jetzt ist es dem Instrument „Atmospheric Infrared Sounder” (AIRS) an Bord des NASA Satelliten Aqua jedoch gelungen, genau diese kritischen Atmosphärenschichten genauer auf ihre Wasserdampfverteilung hin zu untersuchen. Ein Forscherteam um Dessler kombinierte diese Werte mit globalen Beobachtungsdaten zu Temperaturveränderungen und ermittelte daraus die globale Stärke der Wasserdampf-Rückkopplung.

Starke Rückkopplung als Schlüsselfaktor für das Klima

Mit ihren Ergebnissen bestätigten die Wissenschaftler nun experimentell, was existierende Klimamodelle bereits postuliert hatten: „Der neue Datensatz zeigt, dass die Luftfeuchte ansteigt, wenn die Oberflächentemperatur steigt“, so Dessler. „Und da Wasserdampf auch selbst ein Treibhausgas ist, verstärkt die Zunahme der Feuchtigkeit die Erwärmung durch das Kohlendioxid.“ Konkret stellten die Forscher fest, dass eine Erwärmung von rund 1,5 °C durch den damit verbundenen Anstieg des Wasserdampfs zwei Watt Energie pro Quadratmeter zusätzlich in der Atmosphäre festhält.

„Das klingt nicht viel, aber addiert man diese Energie über die gesamte Erdoberfläche, dann merkt man, dass der Wasserdampf eine Menge Energie einfängt“, erklärt Dessler. „Wir sind der Ansicht dass die Wasserdampf-Rückkopplung außerordentlich stark ist, und die durch das Kohlendioxid erzeugte Erwärmung verdoppeln kann.“

Bestätigung der Klimamodelle

Die gute Übereinstimmung der neuen Daten erhöht das Vertrauen der Forscher in die Verlässlichkeit der Modelle und auch der Prognosen für die Entwicklung des zukünftigen Klimas. „Diese Studie bestätigt, dass tatsächlich genau das in der Atmosphäre passiert, was bereits von den Modellen prognostiziert wurde“, erklärt Eric Fetzer, Atmosphärenforscher am Jet Propulsion Laboratorium der NASA in Pasadena. „In Bezug auf das Klima ist der Wasserdampf der ‚Big Player‘ in der Atmosphäre.“

(NASA, 19.11.2008 – NPO)