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Sulfat-Aerosole und Klimawandel

Aus den Schwefelemissionen von Industrieanlagenb entstehen in der Atmosphäre winzige feste oder flüssige Schwebteilchen, die Sonnenstrahlung in den Weltraum reflektieren können. Dies verschleiert in Teilen der Erde die Folgen einer Verstärkung des Treibhauseffekts.


Der Treibhauseffekt der irdischen Lufthülle ist eine geophysikalische Tatsache. Spurengase wie Kohlendioxid und Methan absorbieren und speichern Wärme und ermöglichen damit überhaupt erst Leben auf unserem Planeten. Sie erwärmen die Erdoberfläche von einer Temperatur unterhalb des Gefrierpunktes um etwa 33 Grad auf einen Durchschnittswert von derzeit ungefähr 17 Grad Celsius.

Nach übereinstimmenden Ergebnissen von Klimamodellen und -analysen sollten die meisten der Gase, die durch menschliche Aktivitäten in die Atmosphäre gelangen und dort lange bleiben, die Temperatur auf der Erde noch weiter ansteigen lassen. Nach wie vor bestehen allerdings Diskrepanzen zwischen Theorie und Beobachtung. Die Erwärmung, die aufgrund der erhöhten Konzentrationen an Treibhausgasen berechnet wurde, ist etwas größer als die gemessene. Außerdem scheint die Temperaturentwicklung in den gemäßigten nördlichen Breiten nicht dem globalen Trend zu folgen.

Die Erklärung für diese und andere Unstimmigkeiten entbehrt nicht einer gewissen Ironie: Aller Wahrscheinlichkeit nach erhöhen andere Luftverunreinigungen den Anteil des Sonnenlichts, den die Atmosphäre in den Weltraum zurückwirft, so daß die Erdoberfläche sich nicht so stark aufheizt. Dabei handelt es sich um Aerosole – feinste Verteilungen von festen oder flüssigen Luftschwebstoffen, hauptsächlich aus Schwefelsäure und deren Salzen (Sulfaten) bestehend, die ihrerseits das Produkt wirtschaftlicher Aktivität sind.

Schwefelsäuretröpfchen und Sulfatteilchen mit einem Durchmesser von 0,1 bis 1 Mikrometer (tausendstel Millimeter) – im folgenden meist vereinfachend als Sulfatpartikel bezeichnet – treten über den Industriegebieten der Nordhalbkugel in besonders hohen Konzentrationen auf. Seit Jahren weiß man, daß sie zum sauren Regen beitragen, als Reizstoffe in der Luft Atembeschwerden verursachen können und als feiner Dunstschleier die klare Sicht beeinträchtigen. Daß sie auch als Streuzentren wirken und dadurch einen Kühleffekt ausüben ist dagegen erst vor kürzem erkannt worden. Um zuverlässige Klimamodelle zu entwickeln und eine sinnvolle Umweltpolitik zu betreiben, muß man diesen Effekt folglich ebenso berücksichtigen wie den entgegengesetzten der Treibhausgase.

Außer industriell verursachten gibt es zwar auch diverse natürliche Aerosole hauptsächlich handelt es sich dabei um kontinentalen Staub, Meersalz und Sulfatverbindungen marinen Ursprungs. Da ihre Konzentration, Verteilung und Zusammensetzung zumindest im letzten Jahrhundert jedoch relativ konstant geblieben ist, scheinen sie für Klimaveränderungen nur von untergeordneter Bedeutung zu sein und haben in diesem Zeitraum jedenfalls nicht wesentlich dazu beigetragen. Ebensowenig dürften sich vulkanische Aerosole längerfristig auswirken; die Abkühlungsperioden im Gefolge der Ausbrüche des Tambora (1815), des Krakatau (1883) und des Pinatubo ( 1991 ) dauerten jeweils nur einige Jahre.

Dagegen ist die Konzentration der von Menschen produzierten Aerosole in der Atmosphäre seit Beginn der Industrialisierung dramatisch angestiegen – vor allem ab der Mitte dieses Jahrhunderts. Von den vielen anthropogenen Emissionen, die aus Partikeln oder Tröpfchen bestehen oder dazu werden, haben die Klimatologen bisher vor allem die Schwefelsäure und deren Salze erforscht, da diese wesentlich zum sauren Regen beitragen. Bei anderen Luftteilchen – etwa Ruß aus der Ölverbrennung, Bodenstaub als Folge der Versteppung und Rauchpartikeln aus der Brandrodungslandwirtschaft – lassen sich die Effekte, obwohl sie durchaus an die der Sulfat-Aerosole herankommen könnten, wegen des begrenzten Datenmaterials nur sehr viel schwerer abschätzen.

Herkunft und Reakdonen der emittierten Schwefelverbindungen

Wie bei der Komplexität des irdischen Klimasystems nicht anders zu erwartell, ist die Berechnung des Kühleffekts von Sulfat-Aerosolen keine leichte Aufgabe. Viele Faktoren sind zu berücksichtigen außer der Menge und globalen Verteilung des Schwefels innerhalb der Atmosphäre auch der Mechanismus der Aerosolbildung sowie das Reflexionsvermögen der Teilchen und ihr Einfluß auf die Bewölkung. Außerdem setzt eine genaue Vorhersage zutreffende Grundannahmen voraus. So wurde in sehr frühen Untersuchungen falschlicherweise unterstellt, daß der Dunstschleier außerhalb der Städte größtenteils von natürlichen Aerosolen stamme.

Eine weitere stillschweigende Annahme war, daß die meisten Aerosole an der Erdoberfläche entstünden. Dies trifft jedoch nur für zwei Arten von Teilchen zu: solche, die vom Wind aufgewirbelt und hochgetragen werden (wie Meersalz und Bodenstaub), und solche, die sich direkt bei der Verbrennung bilden (wie Rauch aus Schloten oder Wald- und Steppenbränden). Nach Untersuchungen im vergangenen Jahrzehnt stammt der größte Teil der Sulfat-Aerosole jedoch aus chemischen Reaktionen von freigesetztem Schwefeldioxid (SO2). Diese laufen in der Troposphäre ab, der bis in ungefähr zehn Kilometer Höhe reichenden untersten Schicht der Atmosphäre.

Die Zunahme an Schwefel in der Troposphäre berechnen Klimatologen, indem sie die recht gut bekannten industriellen Emissionraten mit der Verweildauer der einzelnen Schwefelverbindungen multiplizieren. Weil Schwefelgase und die daraus entstehenden Aerosole normalerweise nur wenige Tage in der Troposphäre bleiben, entspricht die geographische Verteilung ihrer primären Effekte jener der Emissionsquellen.

Gegenwärtig stammen mehr als zwei Drittel des Eintrags an Schwefelgasen in die Troposphäre vom Menschen (Bild 5). Etwa 90 Prozent davon entstehen auf der Nordhalbkugel, wo die anthropogenen Emissionen rund fünfmal so hoch sind wie die natürlichen, während sie auf der Südhalbkugel nur etwa ein Drittel der natürlichen ausmachen. Die wichtigste nicht-anthropogene Quelle für Sulfat-Aerosole mit Durchmessern unter 1 Mikrometer ist Dimethylsulfid (DMS; chemisch: (CH3)2S), das vom Phytoplankton in den Meeren abgeben wird. Außerdem setzen Vulkane, Sümpfe und Moore in geringen Mengen Schwefelwasserstoff und Schwefeldioxid frei.

Das Schwefeldioxid verbleibt im allgemeinen in der Halbkugel, in der es gebildet wurde. Bis sich die Luftmassen der beiden Hemisphären thermisch und chemisch durchmischt haben, vergeht etwa ein Jahr, was deutlich länger ist als die mittlere Verweildauer von SO2 oder den daraus gebildeten Schwebstoffen. Dennoch können Aerosole auf der Nordhalbkugel das Klima weltweit beeinflussen – ebenso wie regionale Wolkendekken die mittlere Albedo (Reflektivität) der Erde mitbestimmen.

Etwa die Hälfte der Schwefelgase wird der Atmosphäre unmittelbar wieder entzogen – durch Auswaschen mit dem Regen oder durch Reaktion mit Pflanzen, Böden oder Meerwasser. Der Rest wird durch Bestandteile der Luft oxidiert und bildet schließlich feine Schwebteilchen (Bild 4). Nahezu sämtliche Schwefelgase sind unbeständig gegenüber Oxidationsmitteln in der Troposphäre; das wichtigste ist das chemisch ungesättigte und darum besonders aggressive Hydroxylradikal (OH).

Die chemischen Reaktionen, bei denen Sulfat-Aerosole entstehen, kann man grob einteilen in solche, die bei klarem Himmel ablaufen, und solche in Wolken (Bild 1). Bei schönem Wetter reagieren Schwefeldioxid und DMS in Gegenwart von Wasserdampf in einer komplizierten Folge von Einzelschritten zu Schwefelsäuregas (H2SO4). Dieses kann dann auf mehrere Arten Teilchen mit Durchmessern unter einem Mikrometer bilden: Entweder kondensiert es auf bereits vorhandenen Mikropartikeln, oder es vereinigt sich mit weiteren Wasseroder Schwefelsäuremolekülen. Die Schwefelsäure verbindet sich schließlich mit Spuren von Ammoniak zu unterschiedlich hydratisierten Formen von Diammoniumsulfat ((NH4)2SO4).

Außerdem kann DMS zu einer anderen kondensationsfähigen Substanz reagieren: der Methansulfonsäure (MSA; CH3SO3H). Obwohl sie eine wichtige Komponente der Atmosphäre ist und ihre Konzentration in Eisbohrkernen Aufschlüsse über die Meeresbiologie und Atmosphärenchemie früherer Zeiten gibt, hat ihr Aerosol nach neuesten Forschungsergebnissen nur geringe Bedeutung für das Klima.

Die Bildung von Sulfat-Aerosolen in Wolken beginnt, indem sich Schwefeldioxid in bereits existierenden Wassertröpfchen löst. Dort kann es durch in geringer Konzentration vorhandenes Wasserstoffperoxid (H202) oxidiert werden, das durch Rekombination von zwei OH-Radikalen entstanden ist. Die resultierende Schwefelsäure und ihre Ammoniumsalze liegen zunächst als verdünnte wäßrige Lösung vor, die allmählich konzentrierter wird, während das Tröpfchen verdunstet. Wegen der hohen AfEmität von Schwefelsäure und ihren Salzen zu Wasser entweicht aber nicht alle Feuchtigkeit. Vielmehr bleibt ein feines, submikrometergroßes Aerosoltröpfchen aus hochkonzentrierter Schwefelsäure/Sulfatlösung zurück, das chemisch nicht von dem bei der Gaskondensation entstandenen Aerosol unterscheidbar ist.

Die hohe Afffmität von Schwefelsäure; und ihren Ammoniumsalzen zu Wasser ist auch von großer Bedeutung für die Lichtstreuung durch Aerosole. In feuchter Luft (etwa über Feuchtgebieten oder Ozeanen) ziehen die winzigen Lösungströpfchen weiteres Wasser an und wachsen. Größere Tröpfchen aber streuen sichtbares Licht noch stärker, was die Zunahme des Dunstschleiers an schwülen Tagen erklärt. Bei einer relativen Luftfeuchte von 80 Prozent (dem globalen Mittelwert für bodennahe Luft) erzeugt eine gegebene Menge Sulfat ungefähr doppelt soviel Dunst wie in trockener Luft.

Berechnungen des Kühleffekts

Bei klarem Himmel entfalten die Sulfatpartikel eine direkte Kühlwirkung, indem sie Sonnenlicht aus der Atmosphäre zurück in den Weltraum streuen, bevor es die Erdoberfläche erreicht. Welcher Bruchteil der eingestrahlten Energie auf diese Weise verlorengeht, kann man nach den Gesetzen der Optik anhand von Teilchengrößen und Brechungsindizes zu berechnen versuchen.

Zuverlässigere Ergebnisse liefert allerdings ein Näherungsverfahren, das sich einfach die empirische Korrelation zwischen dem Aerosolgehalt der Atmosphäre und dem Energieverlust durch Lichtstreuung zunutze macht (siehe Kasten auf Seite 52). Solche Analysen zeigen, daß anthropogene Sulfat-Aerosole derzeit rund 3 Prozent der direkten Sonnenstrahlung streuen. Etwa 15 bis 20 Prozent dieses Streulichts gelangen zurück in den Weltraum, so daß der Gesamtverlust ungefähr 0,5 Prozent beträgt. Tatsächlich wird die Sonneneinstrahlung allerdings nur etwa um die Hälfte dieses Wertes abgeschwächt, weil die Erdoberfläche jederzeit annähernd zur Hälfte von Wolken bedeckt ist; am Boden beträgt die Einbuße an Sonnenenergie durch Aerosolstreuung demnach lediglich 0,2 bis 0,3 Prozent.

Die auf die Dunstschicht treffende solare Strahlung hat eine Intensität von etwa 200 Watt pro Quadratmeter. Demnach beträgt der Intensitätsverlust durch Streuung schätzungsweise 0,4 bis 0,6 Watt pro Quadratmeter. Weil die Atmosphäre der nördlichen Halbkugel mehr Aerosol enthält, dürfte der mittlere Intensitätsverlust hier allerdings etwas höher liegen – wahrscheinlich bei rund einem Watt pro Quadratmeter.

Ein Verlust dieser Größenordnung mag gering scheinen, hat aber durchaus spürbare Konsequenzen. Das vom Menschen zusätzlich in die Atmosphäre eingebrachte Kohlendioxid bewirkt einen Überschuß von etwa 1,5 Watt pro Quadratmeter in der Wärmebilanz unseres Planeten. Berücksichtigt man auch die anderen Treibhausgase wie Methan und Distickstoffoxid (N2O), so beträgt die Zunahme 2,5 Watt pro Quadratmeter. Der Kühleffekt durch Sulfat-Aerosole liegt also in der gleichen Größenordnung wie der Aufheizeffekt durch das Kohlendioxid – zumindest in den Dunstglocken über den großen Industrieregionen.

Selbstverständlich sind dies nur grobe Berechnungen. Um den Aerosoleffekt genauer zu quantifizieren und seine geographische Verteilung zu ermitteln, verwendeten Wissenschaftler von der Universität Stockholm und der Universität von Washington in Seattle ein am Max-Planck-Institut für Chemie in Mainz entwickeltes meteorologisches Computermodell, welches die chemische Bildung der Schwebteilchen aus anthropogenem Schwefeldioxid sowie ihren Transport in Luftströmungen im Detail erfaßt. Auf diese Weise konnten sie für den gesamten Globus die lokale Veränderung der Wärmebilanz durch den direkten Einfluß anthropogener Sulfat-Aerosole bestimmen und kartieren (Bild 2).

Über der Nordhalbkugel befinden sich danach drei große Dunstglocken. Die erste lastet über dem Osten der Vereinigten Staaten und verursacht Verluste an Sonnenstrahlungsleistung von mehr als zwei Watt pro Quadratmeter. Die beiden anderen, über Europa und dem Nahen Osten gelegen, reflektieren sogar bis zu vier Watt pro Quadratmeter. Auf Basis der Schwefeldioxidemission von 1980 errechnet sich der mittlere Strahlungsverlust auf der Nordhalbkugel nach diesem Modell zu 1,1 Watt pro Quadratmeter, was recht gut mit der obigen groben Abschätzung übereinstimmt.

Aerosolpartikel haben allerdings noch einen zweiten, indirekten Kühleffekt, indem sie die Albedo der Wolken erhöhen. Sie wirken nämlich als Kondensationskeime, deren Dichte die Größe und Anzahl der Tröpfchen in einer Wolke und so deren Reflektivität bestimmt. Eine 30prozentige Erhöhung der Wolkenalbedo nur über den Ozeanen würde bereits genügen, die im Laufe dieses Jahrhunderts eingetretene durchschnittliche Erwärmung durch anthropogenes Kohlendioxid auszugleichen.

Bisher ist es allerdings nicht gelungen, diese indirekte Auswirkung der Sulfat-Teilchen zuverlässig zu berechnen. Obwohl Beobachtungen gezeigt haben, daß Wolken über Industriegebieten wesentlich mehr Kondensationskeime enthalten, ist die quantitative Beziehung zwischen anthropogener Aerosolmenge und Anzahl der Keime unbekannt. Entsprechend vage sind die Schätzungen. Satellitenmessungen zufolge sollte der indirekte Aerosoleffekt nicht sehr groß sein, wogegen er nach theoretischen Analysen durchaus mit dem direkten mithalten könnte.

Indizien aus Temperaturdaten

Bei solchen Unsicherheiten mag man sich fragen, ob der vermutete Kühleffekt überhaupt real ist. Was läßt sich aus Klimabeobachtungen darüber ableiten?

Aufschlußreich ist ein Vergleich der Veränderungen auf der Nord- und der Südhalbkugel. Im globalen Mittel hat sich die Erde in den letzten 100 Jahren um ungefähr 0,5 Grad erwärmt (Spektrum der Wissenschaft, Oktober 1990, Seite 108). Wenn der durch den Menschen verstärkte Treibhauseffekt die einzige Ursache dieses Klimawandels wäre, sollte er sich auf der Nordhalbkugel etwas stärker ausgewirkt haben; denn die Südhälfte reagiert wegen ihres höheren Anteils an Ozeanen träger auf thermische Veränderungen.

Den Klimadaten zufolge verhält es sich jedoch umgekehrt: Nachdem sich die Nordhalbkugel seit Beginn dieses Jahrhunderts zunächst stark aufgeheizt hatte, brach dieser Trend um 1940 völlig ab; und obwohl die industrielle Emission von Treibhausgasen das gesamte Jahrhundert hindurch stetig zunahm, begann erst Mitte der siebziger Jahre die Temperatur im Norden wieder zu steigen.

Dieses Aussetzen des Erwärmungstrends könnte zumindest teilweise auf der gegensteuernden Wirkung der Sulfat-Aerosole beruhen. Als Beweis für einen kausalen Zusammenhang reicht das indes nicht aus. Insgesamt gesehen, ist die Differenz zwischen den Erwärmungstrends der beiden Halbkugeln in diesem Jahrhundert nämlich so gering, daß sie sogar umgekehrt dem möglichen Einfluß der Aerosole auf das Klima enge Grenzen setzt und insbesondere den Beitrag der Wolkenalbedo als ziemlich klein erscheinen läßt.

Einen weiteren Ansatzpunkt bietet eine Analyse, die das Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) der Vereinten Nationen durchführen ließ. In seiner Abschlußbewertung wies das zwischenstaatliche Gremium 1990 auf eine Diskrepanz zwischen den beobachteten Änderungen der mittleren globalen Temperatur und den Vorhersagen von Klimamodellen hin. Sulfat-Aerosole könnten dieses Mißverhältnis erklären helfen.

Von großer Bedeutung bei solchen Betrachtungen ist das Konzept der Klimaempfindlichkeit. Bei Computersimulationen des Klimas verdoppelt man die Kohlendioxidkonzentration und rechnet so lange, bis das Modell einen neuen stabilen Zustand erreicht. Der sich ergebende Anstieg des globalen Temperaturmittelwertes ist dann ein Maß dafür, wie empfindlich das Klima vermutlich auf die Verdopplung der Konzentration an Kohlendioxid reagiert.

Das IPCC hat als besten Schätzwert für diese Größe 2,5 Grad Celsius angegeben, wobei die Resultate der verschiedenen Simulationen allerdings zwischen 1,5 und 4,5 Grad Celsius variieren. Aus Berechnungen mit anderen Programmen, welche die bisherige Reaktion des Klimas auf die beobachteten Veränderungen im Gehalt der Atmosphäre an Treibhausgasen extrapolieren, ergibt sich dagegen eine Klimaempfindlichkeit von nur etwas weniger als 1,5 Grad Celsius. Dieser quasi empirisch ermittelte Wert liegt damit ein volles Grad unter dem besten Schätzwert des IPCC und sogar leicht unterhalb des Schwankungsbereichs der obigen Prognosen.

Dies deutet darauf hin, daß der Erwärmungseffekt der vermehrt freigesetzten Treibhausgase stärker ist, als der boobachtete globale Temperaturanstieg von lediglich 0,5 Grad Celsius erkennen läßt, und durch einen Abkühlungseffekt teilweise wettgemacht wurde. Dieser könnte sehr wohl einfach auf natürlichen Klimaschwankungen beruhen. Wenn aber externe Faktoren dafür verantwortlich sind, kämen Aerosole als erste in Betracht. Korrigiert man nämlich den quasi empirisch ermittelten Wert für die Klimaempfindlichkeit um den Aerosoleffekt, so liegt er knapp über dem besten Schätzwert des IPCC und innerhalb der angegebenen Bandbreite der Prognosen.

Obwohl auch dies wieder nur ein Indiz und kein Beweis ist, zeigt es, daß zumindest rein rechnerisch der Abkühlungseffekt der Aerosole für den Zeitraum zwischen 1880 und 1970 den verstärkten Treibhauseffekt auf der Nordhalbkugel mehr oder weniger kompensiert haben könnte. (Seit 1970 ist die Emission der Treibhausgase stärker gestiegen als die von Schwefel.) In einigen Regionen hat die Kühlwirkung der Aerosole möglicherweise sogar überwogen. Nach jüngsten Untersuchungen von Jeffrey T. Kiehl und Bruce P. Briegleb vom Nationalen Zentrum für Atmosphärenforschung der USA in Boulder (Colorado) gilt dies für Regionen im Osten der Vereinigten Staaten, in Südeuropa und in Ostchina.

Der Begriff "kompensieren" ist allerdings irreführend. Die Abkühlung durch Aerosole und der Treibhauseffekt wirken so unterschiedlich, daß sie sich nicht exakt gegenseitig aufheben können. Zum einen sind sie in den einzelnen Weltregionen verschieden ausgeprägt: Die Abkühlung betrifft, wie gesagt, in erster Linie die Industriegebiete der Nordhalbkugel; und obwohl sich das Kohlendioxid über die gesamte Atmosphäre verteilt, ist der Treibhauseffekt über den subtropischen Ozeanen und Wüsten besonders intensiv (Bild 2 links).

Beide Einflüsse auf das Klima unterscheiden sich außerdem in zeitlicher Hinsicht. Das Ausmaß, in dem Kohlendioxid Wärme zurückhält, ändert sich nur wenig mit dem Tages- oder Jahreszyklus. Dagegen ist der Aerosoleffekt im Sommer stärker ausgeprägt als im Winter und nur am Tage wirksam. Thomas R. Karl und seine Mitarbeiter am Nationalen Zentrum für Klimadaten der USA in Asheville (North Carolina) haben festgestellt, daß in den USA, der ehemaligen Sowjetunion und China wohl die mittlere jährliche Tiefsttemperatur, nicht aber die Höchsttemperatur angestiegen ist. Das paßt gut zu der Vorstellung, daß die Aerosole zwar tagsüber eine Erwärmung durch den Treibhauseffekt kompensieren, nicht aber in den vergleichsweise kühlen Nächten.

Schlußfolgerungen

Wie also sollte man die bisher zusammengetragenen Indizien zur Klimawirksamkeit von Schwefelemissionen bewerten? Sicherlich ist es ratsam, sich ebenso vorsorglich zu verhalten wie gegenüber dem Treibhauseffekt. Das IPCC hat eine drastische Einschränkung der Kohlendioxidemission empfohlen, obwohl bisher der endgültige Beweis aussteht, daß Änderungen der Konzentration an Treibhausgasen für die beobachtete globale Erwärmung verantwortlich sind, weil die Größenordnung des Effekts noch im Bereich der natürlichen Klimaschwankungen liegt.

Gleiches gilt für Aerosole. Eine abkühlende Wirkung ist noch nicht zweifelsfrei erwiesen. Aber die starken theoretischen Argumente dafür, die Übereinstimmung der Meßdaten mit den Ergebnissen von Simulationen und das Fehlen von Gegenbeweisen lassen es als ziemlich sicher erscheinen, daß es sich um ein reales Phänomen handelt.

Zugegebenermaßen sind Aussagen über das am besten bekannte anthropogene Aerosol – das Sulfat- derzeit noch mit einer wesentlich größeren Unsicherheit behaftet als solche über die Treibhausgase: Schätzungen des Abkühleffekts schwanken um den Faktor zwei; dagegen kann man die Erwärmung durch Treibhausgase schon auf ein Zehntel bis ein Fünftel genau angeben.

Einige allgemeine Vorhersagen sind dennoch möglich. Weil anthropogene SulfatAerosole in der Atmosphäre zum größten Teil auf bestimmte Regionen der Nordhalbkugel beschränkt sind, sollte die Erwärmung durch den Treibhauseffekt auf der Südhalbkugel (aber auch in den industriefernen Gebieten der Nordhalbkugel) relativ ungehindert weitergehen. Deshalb scheint die IPCC-Prognose, daß der Meeresspiegel in den kommenden 50 Jahren um mehrere Dezimeter steigen werde, nach wie vor vernünftig; denn dieser Anstieg beruht hauptsächlich auf der thermischen Ausdehnung der globalen Wassermassen bei zunehmenden mittleren Temperaturen. Andere Folgen sind dagegen etwat schwieriger zu prognostizieren, weil sie von regionalen Besonderheiten des Zusammenwirkens von Aerosol- und Treibhauseffekt abhängen.

Welche Auswirkungen hätte beispielsweise die gleichzeitige Verminderung der Emissionen von Kohlen- und Schwefeldioxid? Weil der Kohlenstoffzyklus und das Klimasystem langsam auf Veränderungen reagieren, hielte der verstärkte Treibhauseffekt wohl noch jahrzehntelang an. Dagegen dürfte der Abkühleffekt sehr schnell verschwinden, da die Sulfat-Aerosole sich nur kurze Zeit in der Atmosphäre halten. Paradoxerweise könnte mithin ein reduzierter Verbrauch fossiler Brennstoffe, die wegen ihres Schwefelgehalts auch die Hauptquelle für SO2-Emissionen sind, besonders in Industrieregionen anfänglich statt der erwarteten Abkühlung sogar eine Erwärmung bewirken.

Zudem sind viele weitere mögliche Faktoren der Klimaentwicklung ungeklärt oder noch gar nicht bekannt. Üben vielleicht andere Aerosole als die Sulfatteilchen beispielsweise die Rußschwaden aus der großräumigen Verbrennung von Biomasse in den Tropen – einen größeren Einfluß aus als bisher angenommen? Welche meteorologischen Folgen haben externe Veränderungen, die nicht weltweit gleichförmig wirken?

Man könnte sich zu dem Schluß verleiten lassen, daß wegen der vielen Unsicherheiten die Frage, ob und in welchem Ausmaß der Mensch Klimaveränderungen verursacht, nicht zu entscheiden und es deshalb voreilig sei, politische Konsequenzen zu ziehen. Ein solches Denken wäre aber kurzsichtig. Auch wenn das Problem komplex ist und man mit widrigen Nebenwirkungen sinnvoller Maßnahmen zu rechnen hat, empfiehlt sich eine vorsorgliche Haltung. Es gibt viele gute Gründe dafür, fossile Brennstoffe einzusparen und die Emissionen an Kohlen- wie Schwefeldioxid zu reduzieren. Je eher man das täte, desto weniger Gefahr bestünde, daß das Klima durcheinandergerät. Tatenlos warten heißt dagegen, das Risiko einzugehen, eines Tages mit Konsequenzen konfrontiert zu werden, die wir nicht mehr zu beherrschen vermögen.

Literaturhinweise

Einfluß anthropogener Aerosolteilchen auf den Strahlungshaushalt der Atmosphäre. Von Madeleine Newiger. Hamburger Geophysikalische Einzelschriften. Reihe A: Wissenschaftliche Abhandlungen. Band 73. Hamburg 1985.

Veränderungen der Atmosphäre. Von Thomas E. Graedel und Paul J. Crutzen in: Spektrum der Wissenschaft, November 1989, Seiten 58 bis 68.

Climate Forcing by Anthropogenic Aerosols. Von R. J. Charlson, S. E. Schwartz, J.M. Hales, R.D. Cess, J.A. Oakley jr., J.E. Hansen und D.J. Hofman in: Science, Band 255, Seiten 423 bis 430, 24. Januar 1992.

The Relative Roles of Sulfate Aerosols and Greenhouse Gases in Climate Forcing. Von Jeffrey T. Kiehl und Bruce P. Briegleb in: Science, Band 260, Seiten 31] bis 314, 16. April 1993.

Model Simulations of the Competing Climate Effects of SO2 and CO2. Von Yoran J. Kaufman und Dah-Ming Chou in: Journal of Climate, Band 6, Heft 7, Juli 1993, Seiten 1241 bis 1252.


Aus: Spektrum der Wissenschaft 4 / 1994, Seite 46
© Spektrum der Wissenschaft Verlagsgesellschaft mbH
4 / 1994

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum der Wissenschaft 4 / 1994

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