Der paradoxe Effekt sauberer Luft: Warum die Erde nun mehr Wärme aufnimmt

Über dem Meer bilden Wolken einen hellen Schutzfilm der Erde. Sie werfen Sonnenlicht zurück ins All und bremsen so die Erwärmung. Doch dieser Schutz wird offenbar schwächer, wenn die Luft sauberer wird: Weniger Schwefeldioxid, Ruß und Feinstaub entlasten zwar die Gesundheit, zugleich verändern sie jedoch Meereswolken. Sie werden weniger hell, regnen schneller ab und lassen mehr Sonnenenergie bis zur Erde durch.

Eine Studie im Fachjournal Nature Communications liefert nun Daten für den Nordatlantik und den Nordostpazifik. Das Team um Knut von Salzen von der University of Washington wertete dafür Satellitendaten aus den Jahren 2003 bis 2022 aus. Demnach sank das Reflexionsvermögen der Meereswolken dort im Schnitt um 2,8 Prozent pro Jahrzehnt. Weil beide Meeresgebiete zusammen rund 14 Prozent der Erdoberfläche bedecken, kann schon eine kleine Veränderung die Energiebilanz der Erde verschieben.

Saubere Luft und Klimawandel hängen enger zusammen als gedacht

Der Mechanismus beginnt mit winzigen Partikeln in der Luft, sogenannten Aerosolen. Sie entstehen etwa bei der Verbrennung fossiler Energieträger. Viele dieser Stoffe belasten die Gesundheit, doch in Wolken erfüllen sie noch eine zweite Funktion: Wasserdampf lagert sich an ihnen an. So entstehen Wolkentröpfchen.

Wenn viele Aerosole vorhanden sind, bilden sich viele kleine Tröpfchen. Solche Wolken erscheinen heller und reflektieren mehr Sonnenlicht zurück ins All. Sinkt die Zahl der Partikel, entstehen weniger Tröpfchen. Diese werden größer, die Wolken verlieren Helligkeit und können schneller abregnen.

Weniger Aerosole nehmen den Wolken ihren hellen Schutzschirm

Für die Meere bedeutet dies, dass mehr Sonnenstrahlung die Oberfläche erreicht. Dort nimmt das Wasser die Energie auf. „Wenn man Verschmutzung reduziert, verliert man Reflexionsvermögen und erwärmt das System, weil mehr Sonnenstrahlung oder Sonnenlicht die Erde erreicht“, erklärt von Salzen.

Etwa 70 Prozent des Rückgangs der Wolkenhelligkeit hängen den Angaben zufolge mit Aerosolen zusammen. So entsteht das Paradox: Saubere Luft schützt die Gesundheit, nimmt den Wolken aber einen Teil ihrer kühlenden Wirkung.

Saubere Luft macht ein Klima-Paradox sichtbar

Der gesundheitliche Nutzen bleibt unbestritten. Weniger Partikel in der Luft senken Risiken für Menschen. Sarah Doherty von der University of Washington warnt deshalb vor einem falschen Schluss. „Es ist eindeutig gut, dass wir die Partikelverschmutzung in der Atmosphäre verringert haben“, sagt sie.

Der kühlende Effekt von Partikelverschmutzung hatte einen Teil der Erwärmung durch Treibhausgase über Jahrzehnte verdeckt. Wenn diese Partikel verschwinden, fällt auch ein Teil dieser Abschirmung weg. Die Erde reflektiert weniger Sonnenlicht und nimmt mehr Wärme auf. Das bedeutet insgesamt:

• Weniger Luftschadstoffe bedeuten weniger gesundheitliche Belastung.
• Weniger Aerosole bedeuten zugleich weniger Wolkenkeime über den Meeren.
• Weniger helle Wolken lassen mehr Sonnenenergie in den Ozean.

Auch tiefe Wolken über den Ozeanen gehen zurück

Es gibt noch eine weitere Beobachtung bei Wolken über den Ozeanen. Dabei geht es nicht um die Helligkeit einzelner Meereswolken, sondern um die gesamte Menge tiefer Wolken in den unteren Luftschichten. Dazu zählen Stratus-, Stratocumulus- und Cumuluswolken, die wie ein heller Sonnenschutz über großen Teilen der Ozeane liegen.

Satellitendaten von 2003 bis 2024 zeigen, dass diese Wolken weltweit zurückgehen. Nach einer Analyse im Fachjournal Atmospheric Chemistry and Physics erklärt dieser Rückgang etwa die Hälfte des zunehmenden Energieungleichgewichts unseres Planeten. Die Erde nimmt also mehr Sonnenenergie auf, als sie Wärme ins All abgibt.

Klimaforscher Paulo Ceppi vom Imperial College London führt den Trend vor allem auf menschengemachte Einflüsse zurück. Wärmere Ozeane, Treibhausgase und veränderte Aerosolmengen verändern Temperatur, Feuchtigkeit und Luftschichtung über den Meeren. Dadurch lösen sich tiefe Wolken leichter auf – und der kühlende Schutzschirm der Erde wird dünner.

Viele Modelle unterschätzen die dunkleren Wolken

Die Entwicklung ist auch für Klimaprognosen wichtig. Die Autoren der Studie schreiben, die globale Erwärmung schreite schneller voran, als viele Klimamodelle erwartet hätten. Die beobachteten Temperaturen hätten 2023 und 2024 über den Projektionen gelegen. Deshalb wollen Forschende besser verstehen, warum die Atmosphäre mehr Licht durchlässt.

Von Salzen sieht darin eine Aufgabe für die Modellierung. „Wir unterschätzen möglicherweise Erwärmungstrends, weil dieser Zusammenhang stärker ist, als wir wussten“, sagt er. „Ich denke, das erhöht den Druck auf alle, Klimaschutz und Anpassung neu zu überdenken, weil die Erwärmung schneller voranschreitet als erwartet.“

Helle Wolken könnten künstlich verstärkt werden

Die Forscher der Washington University nennen Marine Cloud Brightening als eine mögliche Lösung. Dabei würden Schiffe Meerwasser in die Luft sprühen, damit niedrige Meereswolken wieder heller werden. Die Idee soll den kühlenden Effekt von Partikeln nachahmen, ohne klassische Luftverschmutzung zu erzeugen.

„Man kann es sich so vorstellen, dass ungesunde Schadstoffpartikel durch eine andere Art von Partikeln ersetzt werden, die kein Schadstoff sind, aber trotzdem eine nützliche Kühlwirkung haben“, erklärt Professor Robert Wood. Das Team betont jedoch, dass vor einem Einsatz mehr Forschung nötig sei. Sicherheit und mögliche unbeabsichtigte Folgen müssten geklärt werden.

Kurz zusammengefasst:

• Saubere Luft schützt die Gesundheit, weil weniger schädliche Partikel in der Atmosphäre schweben.
• Über dem Atlantik und dem Nordostpazifik können dadurch aber Meereswolken weniger hell werden und weniger Sonnenlicht zurück ins All werfen.
• Laut einer Studie gelangt so mehr Wärme in die Ozeane, weshalb Klimamodelle diesen Zusammenhang genauer berücksichtigen müssen.

Übrigens: Auch über China zeigte sich bereits, wie sauberere Luft den Klimawandel kurzfristig verschärfen kann – weil mit den Schadstoffen auch kühlende Aerosole verschwinden. Warum der Kampf gegen Smog die Erde messbar wärmer machte, lesen Sie in unserem Artikel.

Bild: © NASA