Drohende Asymmetrie: Nördliche Halbkugel absorbiert mehr Wärme als die südliche – verliert die Erde ihr Gleichgewicht?

Satellitenmessungen belegen, dass sich Nord- und Südhalbkugel zunehmend asymmetrisch erwärmen. Der Norden absorbiert mehr Sonnenstrahlung und erwärmt sich schneller – Niederschläge und die globale Zirkulation verändern sich. Forschende warnen nun vor den Folgen.

Die hemisphärische Albedo-Symmetrie könnte ins Wanken geraten, warnen Forscher. Bild: NASA/JSC/Reid Wiseman

Seit Jahrzehnten wird angenommen, dass Nord- und Südhalbkugel etwa gleich viel Sonnenstrahlung in den Weltraum reflektieren. Zwar hat der Norden mehr helle Landmasse als der dunkle Süden – und müsste daher mehr Licht in den Weltraum reflektieren –, doch der Süden gleicht das durch eine andere Wolkendecke aus. Die Strahlungsbilanz beider Erdhalbkugeln war lange Zeit in etwa gleich groß.

Als Albedo wird allgemein das Vermögen von Oberflächen bezeichnet, Licht zu reflektieren. In der Meteorologie gibt die Albedo an, wie viel Sonnenlicht von der Erdoberfläche in den Weltraum reflektiert wird.

Doch neue Auswertungen von 24 Jahren Satellitenbeobachtungen stellen dieses Gleichgewicht nun infrage. Forschende vom Langley Research Center der NASA fanden heraus, dass sich die Nordhalbkugel deutlich schneller erwärmt als die südliche Hemisphäre. Die Symmetrie, die bisher grundlegend für das Klimasystem war, gerät ins Wanken.

Deutlicher Trend festgestellt

Die Daten stammen aus dem Clouds and the Earth’s Radiant Energy System (CERES), einem NASA-Programm, das seit Anfang der 2000er Jahre die Strahlungsbilanz der Erde misst. Die Analysen zeigen, dass beide Hemisphären mehr Sonnenstrahlung aufnehmen als noch vor zwei Jahrzehnten, der Norden aber wesentlich mehr absorbiert.

Bei der Aufnahme von Wärmestrahlung ergibt sich durchschnittlich ein Unterschied von 0,34 Watt pro Quadratmeter und Dekade.

Auch bei der Reflexion von Wärmestrahlung zeigt sich, dass sich die Nordhalbkugel schneller durch Abstrahlung abkühlt, auch wenn die Wirkung insgesamt schwächer ist als die Erwärmung. Die Ergebnisse wurden in den Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht.

Die Ursachen dafür sind vielfältig, beispielsweise der Aerosolgehalt: Auf der Nordhalbkugel wurden Luftschadstoffe wie Schwefeldioxid in den letzten Jahrzehnten massiv reduziert, was den kühlenden Reflexionseffekt der Schwebeteilchen verringert hat. Gleichzeitig schmilzt das Eis in der Arktis, wodurch dunklere Flächen mehr Sonnenlicht absorbieren. Steigende Wasserdampfkonzentrationen verstärken ebenfalls den Effekt.

Aerosole sind Schwebeteilchen in der Luft, entweder natürlichen Ursprungs wie Wassertropfen, Pollen und Viren oder menschlichen Ursprungs wie Feinstaub (Ruß, Smog und Abgase).

Wolken könnten das theoretisch ausgleichen. So deuteten bereits Modelle und frühere Hypothesen darauf hin, dass die Bewölkung asymmetrische Veränderungen zwischen Nord und Süd aufheben kann. Doch Beobachtungen zeigen, dass die Wolkenverteilung in der Realität nur schwach reagiert und die Unterschiede nicht kompensiert werden.

Folgen für Temperatur und Regenverteilung

Eine stärker absorbierende Nordhalbkugel bedeutet, dass sich dort die Oberfläche schneller erwärmt. Bereits jetzt zeigt sich ein deutlicher Unterschied, indem die Temperaturen im Norden um 0,16 Grad Celsius pro Dekade schneller steigen als im Süden. Das wiederum wirkt sich auf den globalen Wasserkreislauf aus.

Tropische Regengebiete verschieben sich immer weiter nach Norden. Niederschläge zwischen Äquator und 20° Nord nehmen zu, derweilen sie südlich des Äquators abnehmen, was fatal ist für Regionen, die von verlässlichen Niederschlägen abhängen.

Auch die Sturmzonen in den mittleren Breiten könnten sich verändern. Studien deuten darauf hin, dass sich die Hauptsturmtrassen polwärts verschieben und die tropische Konvergenzzone schmaler wird. Für die Nordhalbkugel wird erwartet, dass sich die mittleren Breiten weiter verdunkeln, was langfristig Sturmsysteme beeinflussen könnte.

Gleichzeitig bleibt unklar, wie stabil dieser Trend ist, denn die Beobachtungszeitreihe ist mit zwei Jahrzehnten noch relativ kurz. Dennoch sagen die Forschenden, dass die Richtung klar erkennbar ist: Die Nordhalbkugel verändert sich schneller, und Wolken scheinen die Unterschiede nicht wie erhofft abzufedern.

Muss eine Grundannahme verworfen werden?

Damit stellt sich die Frage, ob die Vorstellung von einer quasi natürlichen Balance zwischen Nord und Süd überholt ist, sagen die Autoren.

Dieser Bruch in der Hemisphären-Symmetrie der reflektierten Sonneneinstrahlung widerspricht der Annahme, nach der die Albedo-Symmetrie eine grundlegende Eigenschaft des irdischen Klimasystems ist.

Sollte sich die Asymmetrie verstärken, hätte das auch Folgen für die Klimamodelle. Denn bisher arbeiten viele Simulationen mit der Annahme einer hemisphärischen Albedo-Symmetrie. Doch schon jetzt zeigen die Modelle starke Abweichungen bei der Abschätzung der Strahlungsunterschiede.

Die Erde befindet sich in einer Phase beschleunigter Veränderungen, die nicht überall gleich verlaufen, soviel steht fest. Die Nordhalbkugel mit ihrer größeren Landmasse, höheren Bevölkerungsdichte und Industrie reagiert deutlich sensibler.

Ob Wolken und atmosphärische Strömungen den menschlichen Einfluss langfristig wieder ausgleichen oder ob die Ungleichheit zunimmt, wird über die weitere Entwicklung des Weltklimas entscheiden.

Quellenhinweis:

Loeb, N. G., Thorsen, T. J., Kato, S., Rose, F. G., Hodnebrog, Ø., & Myhre, G. (2025): Emerging hemispheric asymmetry of Earth’s radiation. Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) U.S.A., 122, 40, e2511595122.