Aerosole machen Wolken heller

Das Südpolarmeer ist von menschlichen Einflüssen weitgehend abgeschottet und hat ein reiches Ökosystem. Außerdem ist die Region die wolkigste der Welt. Das hat sich ein Forscherteam um Susannah Burrows und Daniel McCoy von der University of Washington zunutze gemacht. Es hat untersucht, wie Flora und Fauna des Südlichen Ozeans die Wolkenbildung und damit auch die Erdatmosphäre beeinflussen. Ihre Ergebnisse haben die Wissenschaftler in der Zeitschrift „Science Advances“ veröffentlicht.

Kreislauf der Wolkenbildung

Für ihre Untersuchung nutzte das Forscherteam Satellitendaten der NASA und fand heraus, dass die Wolken über dem Südlichen Ozean im Sommer aus kleineren Tröpfchen bestehen als im Winter – bei gleicher Flüssigkeitsmenge. In den wärmeren Monaten bestehen die Wolken also aus mehr Tröpfchen. Um die Ursachen für ihre Beobachtungen zu finden, glich das Team um Burrows die Realdaten mit Simulationen von biologischen Modellen ab.

Das Ergebnis: Zum einen wird im Sommer mehr Gas vom Plankton – kleinen, im Wasser treibenden Organismen – an die Atmosphäre abgegeben, wo es chemisch reagiert und sogenannte Aerosolpartikel bildet. Diese festen oder flüssigen Schwebeteilchen in der Luft spielen eine wichtige Rolle bei der Wolkenbildung, denn sie dienen als Kondensationskeime für Wassertropfen. Auf diese Weise erhöht sich die Tröpfchenanzahl in den Wolken, wodurch diese mehr Sonnenlicht reflektieren und damit heller erscheinen.

Einen ähnlichen Effekt hat organische Materie von toten Meerespflanzen und -tieren, die sich an der Wasseroberfläche sammelt und mit der Gischt in die Luft abgegeben wird. Zusammengenommen sind diese beiden Mechanismen für grob die doppelte Tröpfchenkonzentration in den Sommermonaten verantwortlich. „Der Südozean erlaubt einen Blick darauf, was in einer unberührten, vorindustriellen Region passiert“, so die Autoren. Ähnliche Phänomene sind auch in der nördlichen Hemisphäre denkbar. Allerdings sind sie dort schwieriger zu messen, weil sie von anderen Effekten – wie etwa der Luftverschmutzung – überdeckt werden.

Satellitenaufnahme der Erdkugel

Wolken sind ein wichtiger Faktor, um das globale Klima zu berechnen. Da hellere Wolken mehr Sonnenlicht in den Weltraum reflektieren, stehen sie in der Klimabilanz grundsätzlich für Abkühlung. Allerdings tragen sie durch ihre dynamische, unbeständige Form auch erheblich zu der Unsicherheit von Klimamodellen bei. Um die Prozesse der Wolkenbildung und deren Einfluss auf das Klima im Detail zu verstehen, planen Susannah Burrows und Kollegen jetzt direkte Messungen der Wolken und Aerosole über dem Südlichen Ozean.

Johannes Schneider, der am Max-Planck-Institut zu Aerosol- und Wolkenchemie forscht, hält die Untersuchung der ungestörten Atmosphäre im Südpolarmeer auch für die Nordhalbkugel relevant. Um die Luftqualität zu verbessern, müssen Aerosole wie Feinstaub deutlich reduziert werden. Dadurch kann sich auf lange Sicht die Atmosphäre der Nordhalbkugel wieder der des südlichen Ozeans annähern. „Und es ist gut, wenn man weiß, was dann passiert“, sagt Schneider zu Welt der Physik.