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KLIMA: Notoperationen für den Planeten

Forscher unter anderem der ETH Zürich tüfteln an Methoden, die unseren Globus vorübergehend abkühlen und das Schlimmste verhindern könnten. Ob das funktionieren würde, ist fraglich.
Roland Knauer
Künstlich gebildete Zirruswolken in tiefer gelegenen Luftschichten könnten für eine Abkühlung auf der Erde sorgen. (Bild: Getty)

Künstlich gebildete Zirruswolken in tiefer gelegenen Luftschichten könnten für eine Abkühlung auf der Erde sorgen. (Bild: Getty)

Roland Knauer

Auf der Klimakonferenz der Vereinten Nationen 2015 in Paris haben sich 195 Staaten dazu verpflichtet, die Erderwärmung auf ein Mass von «deutlich unter zwei Grad» im Vergleich zum vorindustriellen Zeitalter begrenzen zu wollen. Wie das geschehen soll, ist völlig offen. Denn ohne eine kaum vorstellbare Vollbremsung der bisherigen Energiewirtschaft, die auf Kohle, Erdöl und Erdgas basiert, lässt sich das gesteckte Ziel kaum erreichen, egal, ob die USA aus diesem Abkommen aussteigen oder nicht.

Gefordert wurde bereits 2015 von den Mitgliedsstaaten vor allem, den Ausstoss des Treibhausgases Kohlendioxid schnell und umfassend zu vermeiden. Zusätzlich aber müsse man einen grossen Teil der bereits beim Verbrennen von Kohle, Öl und Gas entstandenen Treibhausgase wieder aus der Umwelt holen.

Was schlüssig klingt, hat allerdings einen gewaltigen Haken: Leider hat niemand einen Plan, wie man solche Massnahmen schnell genug umsetzen kann. Einige Forscher tüfteln daher längst an Möglichkeiten, das Schlimmste zu verhindern, falls sich der Bremsweg verlängern sollte.

Wie ein überdimensionaler Sonnenschirm

Eine davon nehmen Simone Tilmes vom National Center for Atmospheric Research im US-amerikanischen Boulder und Ulrike Niemeier vom Max-Planck-Institut für Meteorologie in Hamburg in der renommierten Wissenschaftszeitschrift Science unter die Lupe: Man könnte riesige Mengen winziger Teilchen und Tröpfchen in die obere Etage der Atmosphäre bringen, die in dieser Stratosphäre wie überdimensionale Sonnenschirme die Erde beschatten und so das Klima ein wenig abkühlen.

Neu ist diese Idee nicht. Bereits der Nobelpreisträger Paul Crutzen vom Max-Planck-Institut für Chemie in Mainz hatte sie 2006 vorgeschlagen. Und dabei nur einen natürlichen Vorgang kopieren wollen: Starke Vulkanausbrüche wie 1991 der Pinatubo auf den Philippinen schleudern winzige Teilchen mit Schwefelverbindungen bis in die Stratosphäre, die tatsächlich für ein oder zwei Jahre die Temperaturen auf der Erde messbar senken.

Ausgeklügelt ist diese Methode allerdings überhaupt nicht. So kühlen die Schatten der Schwefelwolken vor allem dort, wo viel Sonne scheint, also in den tropischen Regionen. Dort aber bringt der Klimawandel den geringsten Temperaturanstieg. Näher an den Polen steigen die Thermometer dagegen stärker. Dort wiederum scheint weniger Sonne, die Schwefelwolken können daher auch weniger Wärme abfangen und kühlen so deutlich weniger. «Genau dort, wo wir bisher die stärkste Erwärmung sehen, bringt diese Methode also am wenigsten», fasst Andreas Oschlies vom Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Geomar in Kiel zusammen.

Und: In den wärmeren Regionen sinken im Schatten der Schwefelwolken nicht nur die Temperaturen, sondern es verdunstet gleichzeitig auch weniger Wasser. So bremst die Methode den Wasserkreislauf und verringert damit die Niederschläge. Sollten aber zum Beispiel die Monsun-Niederschläge schwächer werden, wäre das für die betroffenen Regionen eine Katastrophe.

Täglich 6700 Jets mit Schwefelladungen

Aus einer ganz anderen Richtung taucht ein weiteres Problem auf. Damit die Schwefelwolken auch gut kühlen, müssten jedes Jahr 8 Millionen Tonnen Schwefel in die Stratosphäre transportiert werden, schätzen Niemeier und Tilmes. Und das mindestens 160 Jahre lang.

Gleichzeitig sollten in wenigen Jahrzehnten nicht nur der Kohlendioxidausstoss auf null ­reduziert werden, sondern auch noch jedes Jahr fünf Milliarden Tonnen Kohlenstoff aus der Luft gefischt werden. Das wäre mehr als die Hälfte der heutigen Kohlendioxidemissionen. «Wie das funktionieren soll, ist völlig unklar», erklärt Andreas Oschlies, der Sprecher des sechsjährigen Programms «Climate Engineering – Risiken, Herausforderungen, Chancen?» der Deutschen Forschungsgemeinschaft ist. Das Einschätzen solcher Methoden ist also sein tägliches Brot.

Und so sieht er auch gleich ein weiteres massives Problem. Um jährlich 8 Millionen Tonnen Schwefel in die Stratosphäre zu bringen, müssten jeden Tag 6700 Flugzeuge mit dieser Fracht starten, kalkulieren Ulrike Niemeier und Simone Tilmes. Entsprechend wenig hält Andreas Oschlies von dieser Methode. Und selbst wenn sie funktionieren sollte: Schwefel-Injektionen in der Stratosphäre bekämpfen nur die Symptome, nicht aber die Ursachen des Problems, also die Treibhausgasemissionen.

Zirruswolken durchlässiger machen

Das gilt zwar auch für eine weitere Methode, die Ulrike Lohmann und Blaž Gasparini von der ETH Zürich ebenfalls in «Science» vorstellen. Aber immerhin beeinflussen die von ihnen untersuchten Zirruswolken das Klima über genau den gleichen Mechanismus wie die Treibhausgase: Die dünnen, oft kaum sichtbaren Zirruswolken reichen nur wenig langwellige Strahlung aus tiefer liegenden Bereichen in den Weltraum weiter und lassen so ähnlich wie ein Gewächshaus wenig Wärme raus. Aus diesem Grund kühlt die Erdoberfläche in klaren Nächten viel stärker ab als unter einer Wolkendecke, die ähnlich dem Deckel einer Thermoskanne den Wärmefluss nach oben weitgehend stoppt.

Bringen Drohnen die ungiftige Chemikalie Wismut-Trijodid aus, könnten sich Zirruswolken nicht nur in tieferen und wärmeren Luftschichten bilden, in denen sie weniger Wärme zurückhalten. Bei dieser Methode entstehen auch weniger und grössere Eiskristalle. Die Wolken werden also dünner und halten somit weniger Wärme zurück. Die grösseren Kristalle fallen schneller in tiefere Schichten. Das wiederum löst die Zirruswolken schneller auf und entfernt gleichzeitig aus diesen Schichten auch Wasser, das ebenfalls Wärme zurückhält.

Aufpassen, damit man nicht das Gegenteil bewirkt

Da die Methode auch regional wirkt, könnte sie gezielt in den besonders von der Erwärmung betroffenen Gebieten im hohen Norden eingesetzt werden, um dort zum Beispiel das Eis auf dem Polarmeer zu schützen. «Dieses Ausdünnen der Zirruswolken ist nicht nur eine recht neue Idee, sondern scheint vor allem in langen Polarnächten auch relativ vielversprechend zu sein», überlegt Andreas Oschlies.

Allerdings ist das Ganze auch relativ sensibel: So müssen die Wolken in der richtigen Höhe und mit einer genau dosierten Menge Wismut-Trijodid geimpft werden. Schliesslich können Abweichungen unter Umständen die Atmosphäre wärmen statt sie zu kühlen. Vor allem aber bleibt die Zirruswolken-Ausdünnung eine Notfallmassnahme, die man ähnlich wie den Notarzt hoffentlich nie braucht, die aber funktionieren sollte, wenn man sie doch einmal benötigt.

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