Geoengineering könnte El Niño massiv schwächen

Helle Wolken über dem östlichen Pazifik sollen mehr Sonnenlicht ins All zurückwerfen und so die Erde kühlen. Doch ausgerechnet dort könnte Geoengineering El Niño erheblich verändern. In Klimasimulationen sank die Stärke der natürlichen Schwankungen um rund 61 Prozent. Die Folgen könnten weit über den Pazifik hinausreichen, denn El Niño beeinflusst Niederschläge, Dürren und Temperaturen auf mehreren Kontinenten.

Ein Team der University of California, Santa Barbara verglich dafür zwei Verfahren des solaren Geoengineerings. Die Forscher untersuchten die Aufhellung niedriger Meereswolken und die Freisetzung von Schwefelpartikeln in der Stratosphäre. Beide Methoden sollen einen Teil der Sonnenstrahlung zurückhalten. Auf El Niño wirkten sie jedoch sehr unterschiedlich. Die Ergebnisse erschienen im Fachjournal Earth’s Future.

Wie Geoengineering El Niño stark verändern könnte

El Niño gehört zur sogenannten El Niño-Southern Oscillation, kurz ENSO. Dieser Klimazyklus entsteht durch das Zusammenspiel von Meer und Atmosphäre im tropischen Pazifik. Er wiederholt sich meist alle zwei bis sieben Jahre. Während eines El Niño erwärmt sich das Wasser im zentralen und östlichen Pazifik stärker als üblich. Bei La Niña bleibt es dort dagegen vergleichsweise kühl.

Diese Verschiebungen verändern das Wetter rund um den Globus. El Niño kann etwa feuchtere Winter an der amerikanischen Westküste begünstigen. La Niña verstärkt häufig den Monsun in Teilen Süd- und Südostasiens. Auch Landwirtschaft, Fischerei, Wasserreserven, Gesundheitsrisiken und wirtschaftliche Schäden hängen mit dem Wechsel zwischen beiden Phasen zusammen.

Aufgehellte Wolken kühlen den Pazifik gezielt

Bei der marinen Wolkenaufhellung gelangen feine Meersalzpartikel in niedrige Wolken über dem Ozean. An ihnen bilden sich viele kleine Wassertröpfchen. Dadurch werden die Wolken heller und reflektieren mehr Sonnenlicht. Zugleich können sie länger bestehen. In den Modellsimulationen konzentrierte sich die Wolkenaufhellung vor allem auf empfindliche Wolkenregionen im subtropischen östlichen Pazifik.

Die untersuchten Flächen umfassten ungefähr fünf Prozent der Erdoberfläche. Sie lagen vor allem im südöstlichen und nordöstlichen Pazifik sowie im südöstlichen Atlantik. Besonders die Behandlung des südöstlichen Pazifiks löste starke Veränderungen aus. Dort sank die an der Meeresoberfläche ankommende kurzwellige Strahlung in den behandelten Regionen um etwa 80 Watt pro Quadratmeter.

Passatwinde bremsen El Niño massiv

Das Wasser unter den helleren Wolken kühlte sich deutlich ab. Die Luft enthielt dadurch weniger Wärme und Feuchtigkeit. Gleichzeitig wurde die Atmosphäre stabiler. Über großen Teilen des tropischen Ostpazifiks bildeten sich weniger aufsteigende Luftströmungen und weniger Niederschlag.

Zudem verstärkten sich die Passatwinde. Sie schoben warmes Oberflächenwasser stärker nach Westen. Im Osten stieg mehr kaltes Wasser aus tieferen Schichten auf. So entstand ein La-Niña-ähnlicher Grundzustand. Dieser neue Zustand erschwerte die Entwicklung von El Niño, weil mehrere Rückkopplungen zwischen Ozean und Atmosphäre deutlich schwächer ausfielen.

ENSO verliert 61 Prozent seiner Schwankungen

Für die Auswertung betrachtete das Team die Wassertemperaturen im sogenannten Niño-3.4-Gebiet. Es liegt beiderseits des Äquators im zentralen Pazifik und dient als wichtiger Messbereich für El Niño und La Niña. In den Simulationen mit abrupter Wolkenaufhellung verringerte sich die Stärke der ENSO-Schwankungen zwischen 2045 und 2069 um etwa 61 Prozent gegenüber der Zeit vor dem Eingriff.

Die typischen Schwankungen im Rhythmus von zwei bis sieben Jahren waren in diesen Modellläufen nahezu verschwunden. El-Niño-Ereignisse fielen schwächer aus. Auch der übliche Übergang zu La Niña veränderte sich. Nach einem El Niño kehrte der Pazifik häufiger zu neutralen Bedingungen zurück, statt in eine deutlich ausgeprägte La-Niña-Phase zu wechseln.

Eine Rückkopplung wird fünfmal schwächer

Normalerweise transportieren veränderte Meeresströmungen während der Entstehung eines El Niño warmes Wasser nach Osten. Diese sogenannte zonale Advektion trug in den Vergleichssimulationen wesentlich zur Erwärmung des östlichen Pazifiks bei. Unter der marinen Wolkenaufhellung wurde dieser Mechanismus ungefähr um den Faktor fünf schwächer.

Auch andere Prozesse verloren an Kraft. Dazu gehörten die Rückkopplung über die Thermokline, also die Grenzschicht zwischen warmem Oberflächenwasser und kälterem Tiefenwasser, sowie die Wirkung des Auftriebs. „Wir hatten nicht erwartet, dass zwei Drittel der ENSO-Schwankungen verschwinden“, sagt Erstautorin Chen Xing laut Mitteilung der University of California, Santa Barbara.

Schwefelpartikel lassen El Niño fast unverändert

Anders reagierte das Klimasystem auf eine Injektion von Schwefeldioxid in die Stratosphäre. Dieses Verfahren soll die kühlende Wirkung großer Vulkanausbrüche nachahmen. Die Partikel verteilen sich in großer Höhe und reflektieren Sonnenlicht über weite Gebiete. In den untersuchten Simulationen blieb die Stärke von El Niño dabei nahezu unverändert.

Beide Verfahren kühlten die globale Durchschnittstemperatur in ähnlicher Größenordnung. Die regionale Verteilung unterschied sich jedoch deutlich. Die Aerosolinjektion kühlte größere Flächen relativ gleichmäßig. Die Wolkenaufhellung erzeugte dagegen starke Temperaturgegensätze im Pazifik. „Zwei Eingriffe können weltweit dasselbe Temperaturziel erreichen und regional völlig unterschiedliche Auswirkungen haben“, erklärt Mitautorin Samantha Stevenson.

Ein Klimamodell begrenzt die Aussagekraft

Die Berechnungen beruhen auf dem Community Earth System Model 2. Die Simulationen deckten die Jahre 2035 bis 2069 ab und nutzten das mittlere Emissionsszenario SSP2-4.5. Für die meisten Versuche wertete das Team Ensembles mit zehn einzelnen Modellläufen aus. Dadurch ließ sich der Effekt von zufälligen Schwankungen besser eingrenzen.

Trotzdem bleibt offen, wie stark die Wirkung in der realen Atmosphäre wäre. Das verwendete Modell reagiert laut den Autoren möglicherweise besonders empfindlich auf Veränderungen der Wolken. Die errechneten 61 Prozent könnten den tatsächlichen Effekt deshalb überschätzen. Andere Klimamodelle bestätigen zwar eine Abkühlung des östlichen Pazifiks und eine Verschiebung der tropischen Regenzone. Ob sie El Niño ähnlich stark abschwächen, wurde bisher nicht ausreichend geprüft.

Der Einsatzort entscheidet über die Folgen

Die Ergebnisse gelten nicht für jede Form der marinen Wolkenaufhellung. Wurden in den Simulationen weniger empfindliche Wolkenregionen außerhalb des subtropischen Pazifiks behandelt, blieb die ENSO-Variabilität weitgehend stabil. „Wir sagen nicht, dass jede marine Wolkenaufhellung ENSO zerstören wird“, so Stevenson. „Wir sagen, dass dies geschieht, wenn man sie in dieser bestimmten Region einsetzt.“

Auch die Folgen für Landwirtschaft, Fischerei und Wasserversorgung wurden in der Arbeit nicht konkret berechnet. Die Forscher verweisen jedoch auf die weltweite Bedeutung von El Niño. Ein abruptes Ende der Wolkenaufhellung könnte zusätzlich problematisch werden. Während des Eingriffs sammelte sich im Modell Wärme im Ozean. Was nach einem plötzlichen Stopp mit dieser gespeicherten Energie geschieht, blieb in der Studie offen.

Kurz zusammengefasst:

Marine Wolkenaufhellung über dem östlichen Pazifik verringerte die Stärke der El-Niño-Schwankungen in Klimasimulationen um rund 61 Prozent.
Die Abkühlung verstärkte die Passatwinde und schwächte wichtige Rückkopplungen zwischen Ozean und Atmosphäre.
Die Ergebnisse stammen aus einem Klimamodell; wie stark der Effekt in der realen Atmosphäre wäre, ist noch offen.

Übrigens: Während Geoengineering El Niño abschwächen könnte, rechnen US-Klimaforscher schon ab Sommer 2026 mit seiner Rückkehr und möglichen Wetterextremen weltweit. Wie wahrscheinlich das Klimaphänomen wird und welche Folgen drohen, mehr dazu in unserem Artikel.