In den 50er und 60er Jahren war der Himmel über der Ruhr trüb, die Sonne verschwand im Dunst - so wie heute in Peking. Inzwischen ist die Luft in den Industrienationen dank Abluftfilter und besserer Verfahrenstechnik sauberer geworden – so sauber, dass die Wissenschaftler entdecken, dass der Dreck in der Luft indirekt wie Dünger gewirkt hat. Sie stellen fest: Zwischen 1960 und 1999 haben vor allem Schwefel-Aerosole dafür gesorgt, dass die Pflanzen mehr Kohlendioxid aus der Luft ziehen konnten als bei klarem Himmel. Der Grund: Luftverschmutzung verändert die Sonneneinstrahlung:
"Man hat festgestellt, dass von den 50er Jahren bis zu den 80er Jahren hinein die Sonnenstrahlung an der Erdoberfläche abgenommen hat. Diese Abnahme erklärt man sich mit der zunehmenden Luftverschmutzung, so dass weniger Sonnenlicht an die Erdoberfläche durchkommt."
Staubteilchen und Aerosole in der Luft streuen das Licht, machen es diffus, erklärt Martin Wild von der ETH Zürich. Diffuses Licht treibt jedoch die Fotosynthese an:
"Die Blätter in den Baumkronen erhalten ohnehin mehr als genug Licht. Bekommen sie noch mehr, steigert das ihre Fotosyntheserate nicht. Im Unterholz ist das anders. Dort treibt jedes Bisschen mehr Sonne die Fotosynthese an, und außerdem können diese Blätter das indirekte Sonnenlicht besser nutzen. Die Luftverschmutzung lässt also insgesamt weniger Sonnenlicht durch, aber dafür dringt gestreutes Licht tiefer in die Vegetationsschichten vor und kurbelt dort die Fotosynthese an."
Genau deshalb wirke das diffuse Licht wie ein Dünger, erklärt Stephen Sitch von der University of Leeds weiter. Um die Wirkung der Luftverschmutzung genauer zu untersuchen, haben er und seine Kollegen Informationen über das Streulicht und seinen Einfluss auf die Fotosyntheserate in eine Modellrechnung des britischen Wetterdienstes in Exeter eingearbeitet.
"Wir gehören zu den ersten, die den Effekt der diffusen Düngung in globale Modelle eingebracht haben, wie sie in der Klimaforschung eingesetzt werden. Wir prüften unsere Berechnungen mit Hilfe der Ergebnisse von Feldmessungen in zwei thüringischen Waldgebieten, in denen die Effekte der diffusen Strahlung auf die Fotosynthese untersucht werden. Außerdem haben wir sie anhand der Auswirkungen von großen Vulkanausbrüchen auf die Fotosyntheserate kontrolliert. Wir glauben deshalb, dass unser Modell funktioniert."
Nach den Berechnungen wog zwischen den 50er und den 80er Jahren der Dünge-Effekt durch die diffuse Strahlung schwerer als die verhinderte Fotosynthese durch die absolute Abnahme der Sonneneinstrahlung:
"Total haben wir also in dieser Phase, wo wir die Abnahme des Sonnenstrahlung an der Erdoberfläche messen, trotzdem eine Zunahme der Kohlenstoffaufnahme in der Biosphäre, weil eben diese diffuse Düngung überwiegt."
Netto liegt die zusätzliche Kohlenstoffaufnahme bei rund neun Prozent. Seit den 90er Jahren funktioniert diese unerwartete Hilfe im Kampf gegen den Klimawandel jedoch nicht mehr so richtig, denn die Luft ist durch den Umweltschutz sauberer geworden. Und die Vorgaben werden noch schärfer werden. Aber - je sauberer die Luft, desto weniger Licht wird gestreut:
"Das heißt also, die Senke, die wir gerade in früheren Jahrzehnten noch sehr stark hatten in Bezug auf die Biosphäre, ist weniger effizient geworden und wird eventuell in Zukunft noch weniger effizient werden, wenn die Luftverschmutzung noch weiter zurückgeht, die wir ja auch aus gesundheitlichen Gründen absolut bekämpfen müssen."
Es ist ironisch: Zwar hätte es ohne die menschliche Vorliebe fürs Verbrennen von Öl und Kohle weder Klimawandel noch Luftverschmutzung gegeben, aber bislang haben die Aerosole die klimatischen Auswirkungen also abgemildert. Allerdings: Bis zum Ende des 21. Jahrhunderts wird der düngende Effekt des diffusen Lichts vollständig verschwunden sein - und damit werden die Pflanzen weniger Kohlendioxid aus der Luft ziehen:
"Es heißt, dass wir dadurch auch eine gewisse Senkenwirkung der Biosphäre verlieren werden, die wir dadurch kompensieren müssen, dass wir halt die Emissionen der Treibhausgase entsprechend noch etwas stärker reduzieren müssen."
"Man hat festgestellt, dass von den 50er Jahren bis zu den 80er Jahren hinein die Sonnenstrahlung an der Erdoberfläche abgenommen hat. Diese Abnahme erklärt man sich mit der zunehmenden Luftverschmutzung, so dass weniger Sonnenlicht an die Erdoberfläche durchkommt."
Staubteilchen und Aerosole in der Luft streuen das Licht, machen es diffus, erklärt Martin Wild von der ETH Zürich. Diffuses Licht treibt jedoch die Fotosynthese an:
"Die Blätter in den Baumkronen erhalten ohnehin mehr als genug Licht. Bekommen sie noch mehr, steigert das ihre Fotosyntheserate nicht. Im Unterholz ist das anders. Dort treibt jedes Bisschen mehr Sonne die Fotosynthese an, und außerdem können diese Blätter das indirekte Sonnenlicht besser nutzen. Die Luftverschmutzung lässt also insgesamt weniger Sonnenlicht durch, aber dafür dringt gestreutes Licht tiefer in die Vegetationsschichten vor und kurbelt dort die Fotosynthese an."
Genau deshalb wirke das diffuse Licht wie ein Dünger, erklärt Stephen Sitch von der University of Leeds weiter. Um die Wirkung der Luftverschmutzung genauer zu untersuchen, haben er und seine Kollegen Informationen über das Streulicht und seinen Einfluss auf die Fotosyntheserate in eine Modellrechnung des britischen Wetterdienstes in Exeter eingearbeitet.
"Wir gehören zu den ersten, die den Effekt der diffusen Düngung in globale Modelle eingebracht haben, wie sie in der Klimaforschung eingesetzt werden. Wir prüften unsere Berechnungen mit Hilfe der Ergebnisse von Feldmessungen in zwei thüringischen Waldgebieten, in denen die Effekte der diffusen Strahlung auf die Fotosynthese untersucht werden. Außerdem haben wir sie anhand der Auswirkungen von großen Vulkanausbrüchen auf die Fotosyntheserate kontrolliert. Wir glauben deshalb, dass unser Modell funktioniert."
Nach den Berechnungen wog zwischen den 50er und den 80er Jahren der Dünge-Effekt durch die diffuse Strahlung schwerer als die verhinderte Fotosynthese durch die absolute Abnahme der Sonneneinstrahlung:
"Total haben wir also in dieser Phase, wo wir die Abnahme des Sonnenstrahlung an der Erdoberfläche messen, trotzdem eine Zunahme der Kohlenstoffaufnahme in der Biosphäre, weil eben diese diffuse Düngung überwiegt."
Netto liegt die zusätzliche Kohlenstoffaufnahme bei rund neun Prozent. Seit den 90er Jahren funktioniert diese unerwartete Hilfe im Kampf gegen den Klimawandel jedoch nicht mehr so richtig, denn die Luft ist durch den Umweltschutz sauberer geworden. Und die Vorgaben werden noch schärfer werden. Aber - je sauberer die Luft, desto weniger Licht wird gestreut:
"Das heißt also, die Senke, die wir gerade in früheren Jahrzehnten noch sehr stark hatten in Bezug auf die Biosphäre, ist weniger effizient geworden und wird eventuell in Zukunft noch weniger effizient werden, wenn die Luftverschmutzung noch weiter zurückgeht, die wir ja auch aus gesundheitlichen Gründen absolut bekämpfen müssen."
Es ist ironisch: Zwar hätte es ohne die menschliche Vorliebe fürs Verbrennen von Öl und Kohle weder Klimawandel noch Luftverschmutzung gegeben, aber bislang haben die Aerosole die klimatischen Auswirkungen also abgemildert. Allerdings: Bis zum Ende des 21. Jahrhunderts wird der düngende Effekt des diffusen Lichts vollständig verschwunden sein - und damit werden die Pflanzen weniger Kohlendioxid aus der Luft ziehen:
"Es heißt, dass wir dadurch auch eine gewisse Senkenwirkung der Biosphäre verlieren werden, die wir dadurch kompensieren müssen, dass wir halt die Emissionen der Treibhausgase entsprechend noch etwas stärker reduzieren müssen."