Der globale Energiehaushalt, das CO2 und der Mensch | Polarjournal
Sonnenstrahlen über dem Arktischen Ozean: Statt einem Gleichgewicht in der Strahlungsbilanz (Ein- und Abstrahlung), bleibt seit Jahrzehnten mehr Energie hier als das weggeht. Nun weiss man, dass dies kaum ein natürlicher Zustand ist, sondern durch Menschen verursacht wird. Bild: Michael Wenger

Der Artikel erschien am 28. Juli in den Nachrichten der Universität Princeton und wird hier direkt wiedergegeben.

Sonnenlicht herein, reflektierte und emittierte Energie heraus. Das ist die grundlegende Energiebilanz unseres Planeten. Wenn die Wolken, Ozeane, Eiskappen und Landoberflächen der Erde so viel Energie zurück in den Weltraum schicken, wie die Sonne auf uns herab scheint, dann hält unser Planet das Gleichgewicht. Aber seit Jahrzehnten ist dieses System aus dem Gleichgewicht geraten. Sonnenlicht strömt weiter ein und die Erde gibt nicht genug frei, weder als reflektierte Sonnenstrahlung noch als emittierte Infrarotstrahlung. Die zusätzliche Wärme, die rund um unseren Globus eingeschlossen ist und etwa 90 % in den Ozeanen gespeichert wird – fügt den weltweiten Klimasystemen Energie hinzu und manifestiert sich in vielerlei Hinsicht: höhere Temperaturen, steigender Meeresspiegel, Überschwemmungen, Dürren, stärkere Schneestürme und Hurrikane und tödlichere extreme Ereignisse.

Während Klimawissenschaftler ein halbes Jahrhundert lang davor gewarnt haben, dass dies die unvermeidliche Folge der Zugabe von zu viel Kohlendioxid in die Atmosphäre sei, behaupten sogenannte Klimaleugner weiterhin, dass die beobachteten Veränderungen ein Zufall sein könnten – nur natürliche Schwankungen.

„Bisher glaubten Wissenschaftler, dass wir aufgrund der kurzen Beobachtungsaufzeichnungen nicht ableiten können, ob die Zunahme des Ungleichgewichts auf den Menschen oder auf klimatischen ‚Lärm‘ zurückzuführen ist“, sagte Shiv Priyam Raghuraman, ein Doktorand der Atmosphären- und Meereswissenschaften (AOS) in Princeton. „Unsere Studie zeigt, dass es selbst mit den gegebenen Beobachtungsdaten fast unmöglich ist, eine so grosse Zunahme des Ungleichgewichts zu erreichen, nur indem die Erde ihre eigenen Schwingungen und Variationen ausführt.“

Die Treibhausgas-Emissionen verändern auch die Wolkenbildung über der Arktis und Antarktis. Die Mechanismen dazu sind noch nicht bekannt. Doch man weiss, dass auf der einen Seite die Wolken, die bisher die einfallende Strahlung zurück ins All reflektiert hatten (Stratus-Wolken, siehe Bild) abnehmen und gleichzeitig die Cirruswolken, die höher liegen, wie ein Schild die von der Erde abgestrahlte Wärme zurückwerfen und den Effekt verstärken. Bild: Michael Wenger

Er und seine Co-Autoren nutzten Satellitenbeobachtungen von 2001 bis 2020 und fanden heraus, dass das „Energieungleichgewicht“ der Erde wächst. Raghuraman arbeitete zusammen mit David Paynter vom Geophysical Fluid Dynamics Laboratory (GFDL), einem von der NOAA (National Oceanographic & Atmospheric Administration) finanzierten nationalen Labor auf dem Forrestal Campus in Princeton, und mit V. „Ram“ Ramaswamy, Direktor des GFDL und Dozent im Rang eines Professors für Geowissenschaften und AOS an der Princeton-Universität. Die Resultate ihrer Arbeit erschienen in der neusten Ausgabe der Fachzeitschrift Nature Communications.

Über die Gründe dieses Ungleichgewichts erklärt Shiv Pryiam Raghuraman: „Wir denken immer: ‚Erhöhung der Treibhausgase bedeutet, mehr Infrarotwärme einzufangen‘ – der klassische Treibhauseffekt wird grösser. Das ist richtig, aber die Kehrseite ist, dass der resultierende wärmere Planet jetzt auch mehr Infrarotwärme in den Weltraum abstrahlt, sodass die Auswirkungen der Treibhausgasheizung aufgehoben werden. Stattdessen ist ein Grossteil der Zunahme des Ungleichgewichts darauf zurückzuführen, dass wir die gleiche Menge an Sonnenlicht erhalten, aber weniger reflektiert werden, da erhöhte Treibhausgase Veränderungen der Wolkendecke verursachen, weniger Aerosole in der Luft das Sonnenlicht reflektieren und das Meereis immer weiter abnimmt.“

Der globale Ausstoss von Kohlendioxid, Methan und anderen Treibhausgasen wird zwar von allen Seiten mittlerweile als der Grund für die global wirkenden Klimaveränderungen anerkannt. Doch trotz der Warnungen aus der Wissenschaft und den Demonstrationen der Gesellschaft, haben Wirtschaft und Politik bisher keine grösseren Schritte zur massiven Reduktion der Emissionen unternommen. Es blieb bei Lippenbekenntnissen.

Darüber hinaus stellten die Forscher von Princeton und des GFDL fest, dass Ozeane 90% dieser überschüssigen Wärme speichern. Aufgrund dieser engen Beziehung zwischen dem wachsenden Energieungleichgewicht und der Erwärmung der Ozeane, hat das Energieungleichgewicht der Erde wichtige Verbindungen zum Zustand der Ozeane, zum Anstieg des Meeresspiegels und zur Erwärmung des globalen Klimasystems. Die Forscher hoffen, dass die Verfolgung der historischen Trends in diesem Energieungleichgewicht und das Verständnis seiner Komponenten die Modelle des zukünftigen Klimawandels verbessern werden, die die Politikgestaltung und die Eindämmungsbemühungen vorantreiben.

„Die Satellitenaufzeichnung liefert klare Beweise für ein vom Menschen beeinflusstes Klimasystem“, erklären die Wissenschaftler. „Das Wissen, dass menschliche Aktivitäten für die Beschleunigung der planetaren Wärmeaufnahme verantwortlich sind, erfordert erhebliche politische und gesellschaftliche Massnahmen, um die anthropogenen Treibhausgasemissionen zu reduziere und so einen weiteren Anstieg des Energieungleichgewichts der Erde einzudämmen.“

Quelle: Liz Fuller-Wright, Princeton University

Link zur Studie: Raghuraman, S.P., Paynter, D. & Ramaswamy, V. Anthropogenic forcing and response yield observed positive trend in Earth’s energy imbalance. Nat Commun 12, 4577 (2021). https://doi.org/10.1038/s41467-021-24544-4

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