Für den Temperaturhaushalt unserer Atmosphäre spielen Wolken eine wichtige Rolle. Vor allem die Quellwolken in der Passatwindzone der Tropen, erklärt Raphaela Vogel, Klimaforscherin am Institut für Meteorologie der Universität Hamburg.
“Diese Wolken sind so wichtig, weil die Passatwindzone oder die Region, wo diese Passatwindwolken vorkommen, die decken 20 Prozent der Erde ab. Und diese Wolken haben einen großen Kühlungseffekt. Denn sie reflektieren das einkommende Sonnenlicht und beschatten sozusagen den darunter liegenden Ozean.“
Wolken haben einen großen Kühlungseffekt
In einer Zukunft mit fortschreitendem Klimawandel und steigenden Temperaturen könnte sich das ändern. Zumindest wenn man den Berechnungen globaler Klimamodelle folgt.
“Diese Modelle simulieren einen Rückgang dieser Wolken, und daher eine Abnahme des Kühlungseffekts dieser Wolken mit dem Klimawandel. Und je wärmer es wird in diesen Modellen, desto stärker nehmen diese Wolken ab. Und so wird es wieder wärmer und die Wolken würden weiter abnehmen.“
Also ein Teufelskreis. Der Antrieb dafür ist folgender: In einer wärmeren Atmosphäre steigt in den Quellwolken mehr Feuchtigkeit in die Höhe. Im Gegenzug sinkt trockenere Luft aus höheren Bereichen ab. Rund um die Wolken nimmt die relative Luftfeuchtigkeit deshalb ab. Die Folge: Wolkentropfen verdunsten schneller, und die Wolken lösen sich eher auf. So lautet zumindest eine in der Klimaforschung weit verbreitete Hypothese.
„Dieser Mechanismus zeigt sich eben in Klimamodellen, die eine starke Abnahme dieser Wolken vorhersagen und die auch einen starken Anstieg der Temperatur mit der Erwärmung vorhersagen.“
Forschungsflugzeuge vermessen Wolken
Einen Beweis, dass dieser Prozess in der Passatwindzone tatsächlich dominiert, gab es bisher aber nicht. Es fehlten real erhobene Daten. Um sie zu gewinnen, fand 2020 bei Barbados in der Karibik eine internationale Messkampagne statt. Einen Monat lang stiegen dort immer wieder zwei Forschungsflugzeuge auf. Sie waren mit verschiedensten Sensoren ausgestattet, um die Wolken und die umgebenden Luftmassen detailliert zu vermessen und ihre Dynamik zu erfassen. Dabei zeigte sich: Die Luftfeuchtigkeit rund um die Wolken wird auch noch durch andere, etwas großräumigere Strömungen reguliert.
„Die mesoskalige Zirkulation ist ein Umwälzprozess, der auf sogenannten Mesoskalen stattfindet. Und das sind Skalen zwischen 100 und 1000 Kilometer. Also viel größer als einzelne Kumuluswolken, aber auch viel kleiner als die großskalige Zirkulation, wo die großen Wetterphänomene auftreten.“
Klimamodelle überarbeiten, um Effekte simulieren zu können
Zirkulationen dieser Größenordnung werden in den Klimamodellen bisher allerdings kaum erfasst. Dafür reicht die räumliche Auflösung der Modelle nicht aus. Dabei verstärken die beobachteten Muster offenbar andere Durchmischungsprozesse in der Passatwindzone. Und unterm Strich sind die sogar gut fürs Klima. Raphaela Vogel:
„Wir haben eben gesehen, dass eine stärkere Durchmischung nicht zu einer Abnahme der Wolken führt. Im Gegenteil. Wenn wir stärkere Durchmischung haben, dann haben wir eigentlich mehr Bewölkung. Und das ist auch eine sehr gute Nachricht, weil es eben bedeutet, dass ein extremer Anstieg der Temperatur der Erdoberfläche mit dem Klimawandel weniger wahrscheinlich ist als bisher angenommen.“
Jetzt müssen Klimaforscher es nur noch schaffen, solche Effekte auch mit ihren Modellen entsprechend simulieren zu können. Derzeit arbeiten sie bereits an neuen Klimamodellen, die die dafür nötige, deutlich höhere räumliche Auflösung haben werden.
