Könnte das Impfen von Meereswolken die globale Erwärmung verlangsamen? Das sagen die Wissenschaftler

Wissenschaftler verdoppeln ihre Anstrengungen, um die möglichen Risiken und Vorteile einer künstlichen Beschattung der Erdoberfläche zur Verlangsamung der globalen Erwärmung zu erforschen.

Geo-Engineering; marine Wolkenbleiche
Während sich der Planet erwärmt, sucht die wissenschaftliche Gemeinschaft weiterhin nach Möglichkeiten, die übermäßige Erwärmung einzudämmen.

Da die Treibhausgaskonzentration in der Atmosphäre weiter ansteigt und die Auswirkungen des Klimawandels immer kostspieliger werden, verdoppelt die Wissenschaftlergemeinschaft ihre Bemühungen, die potenziellen Risiken und Vorteile einer künstlichen Beschattung der Erdoberfläche zu untersuchen, um die globale Erwärmung zu verlangsamen.

Kennenlernen von Marine Cloud Brightening (MCB)

Marine Cloud Brightening (MCB) ist eine der beiden Hauptmethoden zur Veränderung der Sonneneinstrahlung, die vorgeschlagen werden, um die schlimmsten Auswirkungen der globalen Erwärmung bei fortschreitender Dekarbonisierung auszugleichen. MCB-Vorschläge beinhalten das Einspritzen von Salzspray in flache Meereswolken, um diese aufzuhellen, ihre Reflexion des Sonnenlichts (Albedo) zu erhöhen und die vom Wasser darunter absorbierte Wärmemenge zu verringern.

Eine Gruppe von 31 Atmosphärenwissenschaftlern hat einen Konsensfahrplan für die physikalische Forschung vorgelegt, um die Wissensbasis zu schaffen, die für die Bewertung der Durchführbarkeit von MCB-Konzepten erforderlich ist. Ihr Fahrplan wird in einem neuen Papier beschrieben, das in der Zeitschrift Science Advances veröffentlicht wurde.

"Das Interesse an MCB wächst, aber die politischen Entscheidungsträger verfügen derzeit nicht über die Informationen, die sie benötigen, um Entscheidungen darüber zu treffen, ob und wann MCB eingesetzt werden soll", sagte der Hauptautor Graham Feingold, ein Forscher am Chemical Sciences Laboratory der NOAA.

Die derzeitigen MCB-Vorschläge basieren auf dem Salzwassersprühen, das die schwefelhaltigen Emissionsfahnen von Schiffsschornsteinen oder Vulkanen nachahmen würde, um die Aerosolkonzentrationen in der unteren Meeresatmosphäre zu erhöhen.

Im Idealfall verdampfen Salzwassertröpfchen und erzeugen feine Partikel, die durch turbulente, konvektive Luftbewegungen in die Wolkenschicht transportiert werden. Wenn die MCB-Techniken die Wolken durchgängig so beeinflussen können, dass sie mehr Sonnenlicht zurück ins All reflektieren als ähnliche Wolken mit einer geringeren Tröpfchenkonzentration, dann können sie eine wirksame Technik zur Veränderung der Sonneneinstrahlung sein, zumindest auf lokaler Ebene, sagen die Wissenschaftler.

Dies wiederum könnte zu einer gewissen Abkühlung auf lokaler Ebene führen. In der Studie wird ein umfangreiches und spezifisches MCB-Forschungsprogramm vorgeschlagen, das Laborstudien, Feldexperimente und Wolkenmodellierung umfasst.

Daher werden neue Laboreinrichtungen benötigt, um die Lücken im Verständnis der mikrophysikalischen Prozesse von Aerosolen und Wolken zu schließen, da nur wenige der bestehenden Labors in der Lage sind, diese Prozesse zu untersuchen.

Was ist für die Umsetzung dieser Methode erforderlich?

Langfristige Feldexperimente mit einer Punktquelle in einem Ozean mit günstigen Bedingungen sind erforderlich, ebenso wie neue Beobachtungen und neue Modelle, um die Salzpartikel-Sprühtechnologie zu testen.

Forscher können bestehende Analoga für Experimente zur Wolkenbepflanzung nutzen, z. B. natürliche vulkanische Emissionen, Verbrennung von Biomasse, Abgasfahnen von einzelnen Schiffen oder ausgewiesenen Schifffahrtsrouten, städtische Punktquellen und städtische Abgasfahnen.

In der Praxis müssen die Forscher genügend Vertrauen entwickeln, dass Partikel geeigneter Größe erzeugt und in die Wolken gebracht werden können und dort zur Bildung von Wolkentröpfchen führen, die das Sonnenlicht wirksam streuen.

Sie müssten nachweisen, dass Wolken gleichmäßig und groß genug beleuchtet werden können, um den Ozean deutlich abzukühlen, und dass der Versuch, die Wolken zu manipulieren, nicht dazu führt, dass sie dünner werden oder Tröpfchen ausfallen, was eine weitere Erwärmung ermöglichen könnte.

Diagramm zur Funktionsweise der MCB-Methode
Dieses Diagramm zeigt die wichtigsten Aerosol-, Wolken-, Dynamik- und Strahlungsprozesse in der marinen Grenzschicht (links) und den MCB-Ansatz, bei dem Schiffsgeneratoren zur Erzeugung feiner Meersalz-Aerosoltröpfchen eingesetzt werden (rechts). Die Tröpfchen werden durch Aufwinde in die Wolken freigesetzt, wo sie die Tröpfchenkonzentration erhöhen und die Reflektionsabdeckung und die Lebensdauer der Wolken verlängern. Quelle: Nach Sorooshian et al. 2019.

Wissenschaftler müssten noch nachweisen, dass das Wolkenglühen messbar ist, um zu zeigen, dass es in global relevantem Maßstab oder in empfindlichen regionalen Ökosystemen wie Korallenriffen wie beabsichtigt funktionieren würde.

Nicht alle Wolken sind gleich: einige sind anfälliger für Aerosol-Injektionen als andere. Eine bereits helle Wolke mit einer hohen Tröpfchenkonzentration ist viel schwieriger zu beleuchten als eine dünne Wolke mit einer niedrigen Tröpfchenkonzentration.

Wie eine Wolke auf einen Manipulationsversuch reagiert, hängt stark von den Wetter- und Aerosol-Bedingungen ab. Erschwerend kommt hinzu, dass die ideale Größe und Anzahl der Partikel wahrscheinlich von den Eigenschaften der Wolken abhängt, die sich ändern können, während sie durch die Luft schweben.

Graham Feingold, Hauptautor der Studie, sagt, dass diese Methode am besten funktioniert, wenn die Partikel in der richtigen Größe in aufnahmefähigen Wolken, zu den richtigen Tages- und Jahreszeiten und in Gebieten platziert werden, die groß genug sind, um große Teile des Ozeans zu beschatten.

Auch wenn diese Methode eine gute Idee zu sein scheint, gibt es eine Reihe von Faktoren zu berücksichtigen, um nicht das Gegenteil zu riskieren.

Feingold warnte jedoch, dass die MCB-Methode die Dekarbonisierung nicht ersetzen und die Versauerung der Ozeane nicht abmildern würde. "Um die globalen Temperaturen zu senken, sollte unsere oberste Priorität darin bestehen, Kohlendioxid aus der Atmosphäre zu entfernen. Dieses Verfahren kann dazu beitragen, die schlimmsten Auswirkungen des Klimawandels zu mildern."

Quellenhinweis:
Feingold G., Ghate V., Russell L., et al. Physical science research needed to evaluate the viability and risks of marine cloud brightening. Science Advances (2024).