Gefährliches Geo-Engineering

Mit Millionen Tonnen von Sulfaten in der Atmosphäre in einer Höhe von 10 bis 25 Kilometern ließe sich die globale Erwärmung abbremsen. Doch Sulfate schädigen die Ozonschicht.

Jülich / Boulder – Mit Millionen Tonnen von Sulfaten in der Atmosphäre in einer Höhe von 10 bis 25 Kilometern ließe sich die globale Erwärmung abbremsen. Diese Maßnahme gegen die Folgen des Treibhauseffekts ist kein Hirngespinst, sondern wird selbst vom renommierten Nobelpreisträger Paul Crutzen in Betracht gezogen. Jülicher Atmosphärenforscher warnen nun zusammen mit ihren US-amerikanischen Kollegen vor den Folgen eines solchen so genannten Geo-Engineering, denn die Sulfate würden die vor UV-Strahlung schützende Ozonschicht an den Polen gravierend schädigen. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Science veröffentlicht.

„Unsere Ergebnisse zeigen, dass dieser Ansatz einer künstlichen Verringerung der globalen Erwärmung große Risiken mit sich bringen würde“, sagt Simone Tilmes, Hauptautorin der Studie und Klimaforscherin am National Center for Atmospheric Research in Boulder (NCAR). Zusammen mit ihren Kollegen Rolf Müller vom Forschungszentrum Jülich, Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft, und Ross Salawitch von der University of Maryland berechnete sie, wie stark Sulfatpartikel die Ozonschicht in der polaren Stratosphäre zwischen 10 und 25 Kilometer Höhe schädigen würden.

Durch die Sulfatpartikel wird stratosphärisches Chlor chemisch so verändert, dass es eine rapide Ozonzerstörung verursacht. So könnten zwischen einem Drittel und der Hälfte der Ozonschicht über der Arktis zerstört werden.

Abb.: Starker Ozonabbau im Polarwirbel im März 1997 über der Arktis. Gezeigt ist ein Schnitt durch die Stratosphäre in ca. 18 km Höhe. Die hohen (natürlichen) Ozonwerte am Rand des Polarwirbels sind rot dargestellt, der starke chemische Ozonabbau im Inneren grün und blau. (Simulationsrechnungen des Jülicher CLaMS Modells zur Simulation der Startosphäre). Durch den Einsatz von Geo-Engineering könnten noch größere Ozonverluste auftreten. (Quelle: FZ Jülich)

Über der Antarktis ist zusätzlicher Ozonabbau kaum noch möglich, da dort schon heute das gesamte Ozon in der Stratosphäre zerstört ist. Jedoch würde sich die derzeit langsam einsetzende Regenerierung der Ozonschicht um weitere 30 bis 70 Jahre verzögern.

In ihrer Veröffentlichung vergleichen die Wissenschaftler den künstlichen Sulfateintrag in die Atmosphäre mit dem natürlichen Eintrag durch Vulkanausbrüche. Grundlegende Daten lieferte ihnen der Ausbruch des Pinatubos auf der Philippinen-Insel Luzon am 15. Juni 1991. Der Vulkan spie dabei etwa zehn Millionen Tonnen Sulfate in die Atmosphäre. Diese verteilten sich rund um den Globus und führten in den Folgejahren zu einer spürbaren Abkühlung der Atmosphäre, aber auch einer Schädigung der Ozonschicht. „Ohne die Daten des Pinatubo-Ausbruchs wären unsere Abschätzungen nicht möglich gewesen“, sagt der Jülicher Atmosphärenforscher Rolf Müller.

Würden nun durch ständigen Nachschub von Schwefel 5,3 Millionen Tonnen Sulfate in der Stratosphäre gehalten – wie Paul Crutzen 2006 in einem Szenario vorschlug – könnten sie effizient einen Teil des einfallenden Sonnenlichts abblocken. Wären die Sulfatteilchen dabei genauso groß wie bei einem Vulkanausbruch, würde sich parallel die Ozonschicht über der Arktis bis um ein Drittel reduzieren. Wählt man dagegen kleinere Partikel, die über eine größere, chemisch aktive Oberfläche verfügen, könnte sogar bis zur Hälfte der Ozonschicht verloren gehen.

Besonders riskant wäre es, wenn sich nach einem künstlichen Eintrag von Sulfaten noch ein größerer natürlicher Vulkanausbruch ereignet. „Dann wäre mit einem noch stärkeren, sehr ernsthaften Ozonabbau in der Stratosphäre zu rechnen“, sagt Müller.

Ganz ausschließen will Müller eine Abkühlung der Erdatmosphäre durch Sulfat-Partikel aber nicht. „Die Auswirkungen auf die Ozonschicht wären in der zweiten Hälfte dieses Jahrhunderts deutlich geringer.“ Denn dann wäre die Konzentration an Fluorchlorkohlenwasserstoffen (FCKW) deutlich niedriger und die Sulfat-Aerosole würden weniger zu einem verstärkten Ozonabbau führen. „Außerdem könnte Geo-Engineering uns einen Zeitaufschub gewähren, um erforderliche Maßnahmen zur Verringerung der Klimagase durchzuführen“, fügt Tilmes hinzu.

Trotzdem ist Geo-Engineering als Maßnahme gegen die globale Erwärmung heute noch keine Handlungsoption. „Die möglichen Auswirkungen von Geo-Engineering auf Ozonschicht und Klima müssen viel besser erforscht werden. Wir stehen hier erst am Anfang“, umreißt Müller den Stand der Forschung.

Quelle: FZ Jülich

Weitere Infos:

• Originalveröffentlichung:
  Simone Tilmes, Rolf Müller und Ross Salawitch, The sensitivity of polar ozone depletion to proposed geoengineering schemes, Science Express (2008).
  http://dx.doi.org/10.1126/science.1153966
• Forschungszentrum Jülich:
  http://www.fz-juelich.de