Ort der Luftverschmutzung ändert den globalen Strahlungshaushalt wenig

Photo: S. Fiedler, MPI-M

Luftverschmutzung beeinflusst den globalen Strahlungshaushalt. Wo auf der Erde die Verschmutzung stattfindet, spielt dabei aber eine untergeordnete Rolle. Ob Menschen die Luft in Europa und den USA oder in Ostasien verschmutzen, ändert den globalen Strahlungsantrieb wenig. Zu diesem Ergebnis kommt die neue Studie von Stephanie Fiedler, Bjorn Stevens und Thorsten Mauritsen vom Max-Planck-Institut für Meteorologie (MPI-M) über die Änderung des globalen Strahlungshaushalts durch menschenverursachtes Aerosol.

Die Forscher untersuchten zwei Aerosolverteilungen: heutige Beobachtungsdaten und Werte, wie sie für die 1970er Jahre angenommen werden. In beiden Zeiträumen war die global gemittelte Luftbelastung gleich, ihre Verteilung jedoch grundlegend verschieden. Wie sich die Verlagerung der Luftverschmutzung von Europa und den USA nach Ostasien ausgewirkt hat, war in Ergebnissen früherer Studien mit komplexen Modellen widersprüchlich. Um den Sachverhalt besser zu verstehen, führten die Forscher des MPI-M daher wiederholt Klimaexperimente mit dem institutseigenen Atmosphärenmodell durch.

In den jahrzehntelangen Experimenten wurde die zeitliche Abfolge von Wettersystemen leicht variiert, die Aerosolverteilungen jedoch jedes Jahr exakt wiederholt. "Wenn wir die Experimente lange genug rechnen, zeigt unser Modell eine sehr kleine Auswirkung der Aerosolverschiebung auf den globalen Strahlungsantrieb.", erklärt Stephanie Fiedler, Erstautorin der Studie. Aus den Modelluntersuchungen konnten die Forscher zudem schlussfolgern, dass widersprüchliche Modellergebnisse zum Strahlungsantrieb des anthropogenen Aerosols auch allein durch die Variabilität von Wettersystemen entstehen können. Experimente in früheren Studien waren wahrscheinlich zu kurz, um eine verlässliche Abschätzung des Einflusses der räumlichen Verschiebung der Luftverschmutzung abzuleiten.

Die Stärke des Strahlungsantriebs von anthropogenem Aerosol durch die Wechselwirkung mit Wolken ist seit Langem unklar. Demzufolge hat anthropogenes Aerosol in komplexen Modellen auch unterschiedlich starke Auswirkungen auf Wolken. Im Vergleich zu den Experimenten mit schwächerer Aerosolwirkung auf Wolken, fanden die MPI-M Wissenschaftler in Experimenten mit einer besonders starken Wirkung des anthropogenen Aerosols auf Wolken einen etwas größeren Einfluss der Aerosolverschiebung auf den globalen Strahlungsantrieb von 15 Prozent. Dieses Ergebnis deutet darauf hin, dass andere Modelle mit starkem Einfluss auf Wolken empfindlicher auf Aerosolverschiebungen reagieren. Inwieweit das in Aerosolmodellen auftritt, müssen zukünftige Studien zeigen.

Hintergrund
Anthropogenes Aerosol sind menschenverursachte Schwebeteilchen in der Atmosphäre. Sie beeinflussen das Klima durch ihre Wechselwirkung mit der Sonnenstrahlung und ihren Einfluss auf Wolkentropfen. Die Größe solcher Aerosoleffekte liefert jedoch seit Jahrzehnten Grund für Diskussionen. Zum einen kommen komplexe Modelle zur Beschreibung der Ausbreitung und Wechselwirkung von Aerosol im Erdsystem zu unterschiedlichen Ergebnissen. Zum anderen ist es schwer, in Beobachtungen mögliche Aerosoleffekte von Wetterentwicklungen zu trennen. Infolgedessen haben Klimaforscher wenig Vertrauen in die derzeitigen Abschätzungen des Strahlungsantriebs von anthropogenem Aerosol. Die Studie der MPI-M Wissenschaftler und die darin benutzte neue Methode helfen dabei, die Unsicherheiten des Strahlungsantriebs in Klimamodellen besser zu verstehen. Da diese Methode auch in Experimenten für den nächsten Sachstandsbericht des IPCC zum Einsatz kommen wird, gibt es neue Hoffnung, die Wirkung von anthropogenem Aerosol auf das Erdklima besser zu verstehen.

Originalveröffentlichung:
Fiedler, S., Stevens, B. and Mauritsen, T. (2017), On the sensitivity of anthropogenic aerosol forcing to model-internal variability and parameterizing a Twomey effect. J. Adv. Model. Earth Syst., 9, doi:10.1002/2017MS000932.

Kontakt:


Dr. Stephanie Fiedler
Max-Planck-Institut für Meteorologie
Tel.: 040 41173 416
E-Mail: stephanie.fiedler@we dont want spammpimet.mpg.de