Wissenschaftler haben eine kühne neue Geo-Engineering-Technik vorgeschlagen: die absichtliche Austrocknung der Stratosphäre.
Eine in Science Advances veröffentlichte Studie befasst sich mit der ehrgeizigen und umstrittenen Idee, die obere Atmosphäre mit Partikeln zu impfen, um zu verhindern, dass Wasserdampf in die Stratosphäre gelangt.
Wasserdampf ist wichtig, weil es das häufigste Treibhausgas auf der Erde ist. Der Treibhauseffekt entsteht, wenn Gase in der Atmosphäre die Sonnenwärme zurückhalten und den Planeten bewohnbar machen. Wasserdampf besteht aus komplexen Molekülen, die die von der Erdoberfläche abgestrahlte Wärme absorbieren und auf die Erde zurückstrahlen.
Wasserdampf durchläuft in der Atmosphäre einen ständigen Kreislauf: Er verdunstet von der Erdoberfläche, kondensiert zu Wolken, wird vom Wind fortgetragen und fällt als Regen oder Schnee wieder auf die Erde zurück.
Die Forscher um Shuka Schwarz von der National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) argumentieren, dass der Wasserdampf in der Stratosphäre eine entscheidende Rolle dabei spielt, die Wärme von der Erdoberfläche einzufangen.
Science.org berichtet:
Durch die gezielte Anreicherung der aufsteigenden feuchten Luft mit wolkenbildenden Partikeln, bevor sie in die Stratosphäre gelangt, könnten Geoingenieure die Welt mit einem viel empfindlicheren Eingriff abkühlen als andere Systeme. Um die Stratosphäre zu trocknen, bräuchte man vielleicht nur zwei Kilogramm Material pro Woche, sagt Shuka Schwarz, Hauptautorin der Studie und Forschungsphysikerin am Chemical Sciences Lab der National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA). “Das ist eine Menge Material, mit der man eine ganze Menge machen kann.
Die “absichtliche Austrocknung der Stratosphäre”, wie sie genannt wird, könnte das Klima nur mäßig abkühlen und etwa 1,4 Prozent der Erwärmung ausgleichen, die der Anstieg des Kohlendioxids in den letzten paar hundert Jahren verursacht hat. Aber für Geoingenieure, die davon sprechen, den Planeten zu kühlen, indem man die Stratosphäre mit Tausenden Tonnen reflektierender Partikel auflädt, “ist das eindeutig eine neue Idee”, sagt Ulrike Lohmann, Atmosphärenphysikerin an der ETH Zürich. “Das könnte funktionieren.”
Das Konzept basiert auf einer wichtigen Tatsache: Nur wenige Orte auf der Welt sind warm genug, um die starken Aufwinde zu erzeugen, die nötig sind, um Luft in die Stratosphäre zu heben, die je nach Breitengrad zwischen 9 und 17 Kilometer über der Erdoberfläche beginnt. Das wichtigste dieser Portale befindet sich über dem westlichen äquatorialen Pazifik, in einem Gebiet von der Größe Australiens.
Auf dem Weg nach oben kondensiert ein Großteil des Wassers zu Wolken und regnet ab. In den vergangenen zehn Jahren hat die NASA jedoch mit einer hochfliegenden, düsengetriebenen Drohne die kalten Schichten direkt unter der Stratosphäre untersucht und viele Luftmassen gefunden, die feucht genug sind, um Wolken zu bilden, denen aber die Partikel fehlen, die es der Feuchtigkeit ermöglichen, zu Eiskristallen und schließlich zu Regen zu kondensieren. “Es ist eine Frage des Zufalls, ob sie auf ihrer Reise an diesen kältesten Punkt gelangen und ob dort noch genügend Wolkenkerne vorhanden sind, um etwas zu bewirken”, sagt Schwarz. Die NASA-Untersuchungen zeigten auch, dass die Feuchtigkeit konzentriert ist: Nur ein Prozent der untersuchten Luftpakete enthielt die Hälfte des Wassers, das in die Stratosphäre gelangen könnte.
In einem einfachen Modell simulierte das Team die Injektion von Bismuttrijodid, einer ungiftigen Verbindung, die in Laborstudien zur Eisbildung verwendet wird, in die 1 % der Gebiete, die am besten für die Wassergewinnung geeignet sind. In einem optimistischen Szenario würden nur zwei Kilogramm Samen mit einem Durchmesser von 10 Nanometern pro Woche ausreichen, um diese feuchten Luftpakete in Wolken zu verwandeln, so die Forscher. Eine solche Menge könnte mit Ballons oder Drohnen versprüht werden, ohne dass ein Flugzeug nötig wäre.
Die Aussicht, die Stratosphäre auf diese Weise zu manipulieren, ist nicht unumstritten.
Kritiker argumentieren, dass die potenziellen Risiken der Stratosphärenmanipulation den moderaten Nutzen für die Abkühlung des Klimas, den Schwarz’ Studie nahelegt, überwiegen könnten.
Experten wie Daniel Cziczo, Atmosphärenchemiker an der Purdue University, warnen vor unvorhergesehenen Effekten wie der unbeabsichtigten Bildung von Zirruswolken, die die Erwärmung noch verstärken könnten, statt sie abzuschwächen.
“Im Grunde erforscht man eine Technologie, die eher wärmend als kühlend wirken könnte”, schreibt Cziczo.
Der renommierte Atmosphärenforscher Mark Schoeberl bekräftigt die Notwendigkeit von Vorsicht und gründlichen Analysen vor der Einführung solcher Techniken und betont, wie wichtig es ist, das gesamte Spektrum möglicher Auswirkungen und den tatsächlich erreichbaren Kühleffekt zu verstehen.
