Veränderte Wolkenmuster forcieren Klimawandel

In einem wärmer werdenden Klima verändern sich die Wolkenmuster so, dass sie die globale Erwärmung noch verstärken. Eine Forscher­gruppe um Johannes Quaas von der Univer­sität Leipzig sowie Hao Luo und Yong Han von der Sun-Yat-sen Universität in China hat heraus­gefunden, dass die Wolkendecke zunehmend asymmetrische Verän­derungen zeigt: Sie nimmt tagsüber stärker ab als nachts. Diese Asymmetrie führt dazu, dass die kühlende Wirkung der Wolken tagsüber abnimmt und die wärmende Wirkung nachts zunimmt, was die globale Erwärmung verstärkt.

Tagsüber reflektieren Wolken das Sonnenlicht zurück in den Weltraum und kühlen dadurch die Erdober­fläche. Nachts hingegen wirken sie wie eine Decke, die die Wärme zurückhält. Dadurch bleibt die Erdoberfläche warm. „Aus diesem Grund haben Wolken einen entscheidenden Einfluss auf das Klima auf der Erde“, sagt der Meteorologe Quaas. In ihrer Untersuchung nutzten die Forschenden Satelliten­beobachtungen sowie Daten aus der sechsten Phase des „Coupled Model Intercomparison Project“ (CMIP6), das umfassende Klimamodelle und Szenarien zur Verfügung stellt. Diese Modelle decken historische Daten von 1970 bis 2014 sowie Projektionen bis zum Jahr 2100 ab.

„Da die Wolkendecke im globalen Maßstab tagsüber stärker abnimmt als nachts, führt das am Tag zu einer Verringerung des kurzwelligen Albedo­effekts und zu einer Verstärkung des langwelligen Treibhauseffekts in der Nacht“, erklärt Hao Luo. Klimamodelle sind unerlässlich, um die komplexen Prozesse und Wechsel­wirkungen innerhalb des Klima­systems zu verstehen und vorherzusagen. Sie helfen Wissenschaftlern, mögliche zukünftige Szenarien zu entwickeln und die Auswirkungen verschiedener Faktoren wie Treibhaus­gase, Aerosole und Wolken auf das Klima zu analysieren.

„Die Asymmetrie der Änderung der Wolkenbedeckung ist ein wichtiger Faktor, der hier neu entdeckt wurde. Unsere Studie zeigt, dass diese Asymmetrie zu einer positiven Rück­kopplung führt, die die globale Erwärmung verstärkt“, sagt Johannes Quaas. Wolken, so der Forscher, ändern sich demnach durch den Klimawandel. Insgesamt gebe es etwas weniger Wolken, was eine zusätzliche Erwärmung der Erde bedeute.

Diese tägliche Asymmetrie der Wolkenbedeckung lässt sich auf verschiedene Faktoren zurückführen. Eine Hauptursache ist die zunehmende Stabilität in der unteren Tropo­sphäre, die durch steigende Treibhausgas­konzentrationen verursacht wird. Diese Stabilität führt dazu, dass sich Wolken tagsüber weniger leicht bilden können, während sie nachts stabil bleiben oder sogar zunehmen. Yong Han erläutert: „Die Veränderung der Wolkendecke ist nicht gleichmäßig über den Tag verteilt. Tagsüber, wenn die Sonnen­einstrahlung am stärksten ist, haben wir eine größere Abnahme der Wolken beobachtet. Nachts, wenn die Erdober­fläche normalerweise abkühlt, hält die Wolkendecke die Wärme zurück und verstärkt dadurch den Treibhauseffekt.“

„Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Reduktion von Treibhaus­gasen noch dringlicher ist, da die Wolken­bedeckung nicht nur einfach auf die Erwärmung reagiert, sondern diese über den neuen Effekt noch weiter verstärkt“, warnt Quaas. Weitere Studien sind nach Ansicht der Wissen­schaftlerinnen und Wissenschaftler notwendig, um Änderungen der Wolkenbedeckung besser zu verstehen. Auch Änderungen beispiels­weise von Vegetation und ihrer Biodiversität stehen im Fokus der an der Universität Leipzig laufenden Studien, ebenso wie die Rolle der abnehmenden Luftver­schmutzung. 

U. Leipzig / JOL