D. Lenz
Neue Berechnungen zeigen, dass mehr Kohlendioxid in der Erdatmosphäre zu weniger Wolkenbildung führt. Damit haben Forscher ein weiteren Rückkopplungseffekt im Klimasystem, also einen sich selbst verstärkenden Prozess, ausfindig machen können.
Wageningen (Niederlande). Ein Forschungsteam, bestehend aus niederländischen und deutschen Wissenschaftler, entdeckt einen bislang unbekannten Rückkopplungsmechanismus unseres Klimas, welcher sich nun in die bereits endlos lange Liste an sich selbstverstärkenden Klimaprozessen einreiht. Dazu untersuchte der Geophysiker Jordi Vilà-Guerau de Arellano von der Universität Wageningen und seine Kollegen von den Max-Planck-Instituten für Chemie und für Meteorologie anhand eines Computermodells die Zusammenhänge von Böden, dem Wasserkreislauf, der Erdatmosphäre sowie dem Pflanzenwachstum. Für Ihre Berechnung testeten sie drei verschiedene Szenarien, von denen aber nur zwei großen Einfluss auf die weitere Erderwärmung haben.
Im ersten Szenario verdoppelten die Wissenschaftler den heutigen CO2-Gehalt der Atmosphäre von 0,038 Prozent auf 0,075 Prozent. Das zweite Szenario beinhaltet die selben erhöhten CO2-Werte und einen Anstieg der Durchschnittstemperatur um 2 Grad Celsius. Im Dritten Szenario erhöhten die Wissenschaftler lediglich die Durchschnittstemperatur um 2 Grad Celsius, ließen den CO2-Gehalt aber unverändert. Der erhöhte CO2-Gehalt, wie auch die Erhöhung der Durchschnittstemperatur sind Bedingungen, welche laut Prognosen des Weltklimarats IPCC für das Jahr 2100 zu erwarten sind. Zudem wurden die Werte für einen Wachstumsvergleich von 2003 und 20120 abgeglichen und in der Computersimulation berücksichtigt.
Die Ergebnisse der Berechnung zeigen, dass die Austauschprozesse zwischen Böden, Erdatmosphäre und Vegetation eine erheblich größere Rolle im Klimawandel und beim CO2-Anstieg spielen als bisher gedacht.
Die erste Reaktion auf einen CO2-Anstieg in der Erdatmosphäre ist der pflanzliche Stoffwechsel, welcher die Kettenreaktion auslöst. Dabei verändert sich die Dauer des Öffnen und Schließen der Spaltöffnungen, mit denen Pflanzen regeln, wie viel Kohlendioxid und wie viel Wasserdampf sie mit der Atmosphäre austauschen.
Der Prozess beginnt harmlos: In Szenarien, in denen der CO2-Gehalt verdoppelt wurde, schließen sich die mikroskopisch kleinen Poren der Pflanzen schneller, da sie wesentlich weniger Zeit benötigen, um die Menge an benötigtem Kohlendioxid für die Photosynthese aufzunehmen. Diese kleine Veränderung führt allerdings dazu, dass Pflanzen auch weniger Feuchtigkeit abgeben und somit weniger Wasserdampf in die Erdatmosphäre gelangt. Weniger Wasserdampf bedeutet im nächsten Schritt, eine Verringerung der Cumulus-Wolkenbildung, wodurch wiederum weniger Sonnenlicht zurückgeworfen bzw. gestreut wird und sich somit der Erdboden weiter erwärmt. Die Erwärmung des Bodens sorgt nun für mehr Turbolenzen im erdnahen Luftbereich, wodurch erheblich mehr warme Luft, aber weniger Feuchtigkeit transportiert wird. Dieser Reaktion der Pflanzen verstärkt den Prozess der Erwärmung von Böden und Atmosphäre weiter. Im ersten und zweiten Szenario kommen die Wissenschaftler auf die gleichen Ergebnisse, lediglich im dritten Szenario, in dem nur die Durchschnittstemperatur erhöht wurde, entsteht dieser Rückkopplungseffekt nicht.
Im zweiten Szenario, in dem sowohl CO2-Gehalt als auch die Durchschnittstemperatur erhöht wurde tritt der selbe Effekt der positiven Rückkopplung ein, wie beim ersten Szenario. Obwohl eine wärmere Atmosphäre mehr Flüssigkeit aufnehmen kann, kann diese Eigenschaft den Rückgang der Wolkenbildung nur zu kleinen Teilen kompensieren. "Die Verdunstung wird um 15 Prozent abnehmen. Die atmosphärische Grenzschicht trocknet aus, dadurch können sich weniger Wolken bilden", bestätigt Jos Lelieveld, Direktor am Max-Planck-Institut für Chemie in Mainz.
Die Berechnung zeigt, dass die unscheinbare Verminderung der Verdunstungsmenge von Flüssigkeiten durch Pflanzen eine massive und direkte Auswirkung auf das Klima hat. Somit haben die Wissenschaftler einen neuen Rückkopplungsmechanismus unseres Klimasystems gefunden, welcher sich in kürzester Zeit selbst verstärkt.
In einigen Wochen wollen die Forscher mit neuen Simulation am Klimamodell beginnen. Diesmal wollen sie die expliziten Auswirkungen des CO2-Anstiegs im Regenwald des Amazonas berechnen.
