Geoengineering ist keine Lösung

Wasser spielt eine zentrale Rolle im Erdsystem. Die Weltmeere dominieren die Eigenschaften der planetaren Oberfläche. Wolken und Wasserdampf in der Atmosphäre beeinflussen die Reflexion von Sonnenlicht und tragen maßgeblich zur Stärke des Treibhauseffekts bei, während der Niederschlag über Land die Vegetation erhält und uns Menschen damit eine Lebensgrundlage bietet. Durch das Verbrennen von fossilen Brennstoffen verändert die Menschheit gegenwärtig die Stärke des Treibhauseffekts der Atmosphäre. Dadurch wird die Erdoberfläche wärmer, und der daraus resultierende Klimawandel wird den globalen Wasserkreislauf nachhaltig verändern.

Um den Klimawandel aufzuhalten gibt es Vorschläge, das Sonnenlicht durch technische Eingriffe in die Atmosphäre stärker ins Weltall zurück zu reflektieren, um damit das Klimasystem wieder abzukühlen. So ließe sich die Solarstrahlung zum Beispiel reduzieren, indem man reflektierende Partikel in die Stratosphäre einbringt, durch Spiegel im Weltall oder durch Züchten von Pflanzen, die Sonnenlicht stärker reflektieren. Alle diese Maßnahmen werden als solares Geoengineering bezeichnet. Kann man aber so den Klimawandel wirklich rückgängig machen?

Axel Kleidon und Maik Renner vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena haben eine einfache, physikalische Beschreibung des globalen Wasserkreislaufs entwickelt, die ohne komplexe Computermodelle auskommt. Sie schätzen die Stärke des Wasserkreislaufs mithilfe der Thermodynamik ab und berechnen die Auswirkungen, die durch Änderungen des Treibhauseffekts sowie der Solarstrahlung verursacht werden.

Ausgangspunkt sind die Energieumsätze, die mit dem Wasserkreislauf verbunden sind. Bei dem kontinuierlichen Umsatz von Wasser zwischen Ozean, Atmosphäre und Land ändert Wasser seinen Phasenzustand. Bei der Verdunstung an der Erdoberfläche wird flüssiges Wasser gasförmig, während es in der Atmosphäre durch Kondensation und Niederschlag wieder in den flüssigen Zustand übergeht – die feste Form, also Eis und Schnee, lassen die Forscher bei ihrer vereinfachten Betrachtung beiseite.

Den Forschern gelingt eine Beschreibung des globalen Wasserkreislaufs im Erdsystem, die nicht einfach Strahlung als Ursache und Wasserkreislauf als Folge versteht, sondern das Wechselspiel zwischen Strahlungsaustausch, Luftbewegung, Wärme- und Wasserflüsse eng miteinander verbindet. Selbst wenn diese Sichtweise auf eine sehr einfache Beschreibung angewandt wird, liefert sie überzeugende Ergebnisse, die erstaunlich gut mit den Simulationsergebnissen von weitaus komplexeren Computermodellen übereinstimmen. Da ihr Modell jedoch analytisch gelöst ist und praktisch keiner empirischen Parameter bedarf, ist es transparent, nachvollziehbar und liefert klar erkennbare, grundlegende Erklärungen.

Der Ansatz von Kleidon und Renner zeigt, dass man die globale Erderwärmung durch menschlichen Eingriff zwar möglicherweise kompensieren kann. Geoengineering kann aber nicht zugleich die Änderungen im Wasserkreislauf ausgleichen, sondern verstärkt diese in Richtung Trockenheit. Auch wenn dies nicht überrascht, sollten wir uns vergegenwärtigen, dass ein wirksamer Eingriff in diesen Klimamotor schwerwiegende Konsequenzen haben könnte.

Der vollständige Beitrag von Axel Kleidon und Maik Renner ist in der aktuellen Ausgabe von Physik in unserer Zeit erschienen. Er beschreibt das analytische Klimamodell ausführlich und erläutert detaillierter, warum Geoengineering keine Lösung ist. Sie finden ihn hier zum freien Download.