Erhöhter atmosphärischer Staub maskiert den Erwärmungseffekt der Treibhausgase, findet eine Studie

Eine neue Studie zeigt, dass der globale atmosphärische Staub – mikroskopisch kleine Partikel in der Luft von Wüstenstaubstürmen – einen leichten Gesamtkühleffekt auf den Planeten hat, der die gesamte durch Treibhausgase verursachte Erwärmung verdeckt.

Die UCLA-Forschung, heute veröffentlicht in Nature Reviews Erde und Umweltfanden heraus, dass die Menge an Wüstenstaub seit Mitte des 18. Jahrhunderts um etwa 55 % zugenommen hat, was die Kühlwirkung des Staubs verstärkte.

Die Studie ist die erste, die den gesamten Kühleffekt des atmosphärischen Wüstenstaubs demonstriert. Einige Effekte des atmosphärischen Staubs erwärmen den Planeten, aber weil andere Effekte des Staubs der Erwärmung tatsächlich entgegenwirken – zum Beispiel durch die Streuung des Sonnenlichts zurück in den Weltraum und die Auflösung hoher Wolken, die den Planeten erwärmen – berechnete die Studie, dass der Gesamteffekt des Staubs ein kühlender ist.

Sollte die Staubkonzentration sinken – oder einfach aufhören zu wachsen – könnte die Erwärmung ansteigen, sagte Jasper Kok, Atmosphärenphysiker der UCLA, der Hauptautor der Studie.

„Wir zeigen, dass der Wüstenstaub zugenommen hat und höchstwahrscheinlich der Treibhauserwärmung leicht entgegengewirkt hat, was in aktuellen Klimamodellen fehlt“, sagte Kok, der untersucht, wie Feinstaub das Klima beeinflusst. „Der erhöhte Staub hat nicht viel Abkühlung verursacht – die Klimamodelle sind immer noch nah dran – aber unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass Treibhausgase allein noch mehr Klimaerwärmung verursachen könnten, als die Modelle derzeit vorhersagen“, sagte er.

Kok verglich die Enthüllung damit, beim Autofahren mit hoher Geschwindigkeit zu entdecken, dass die Notbremse des Fahrzeugs teilweise angezogen war. So wie das vollständige Lösen der Bremse dazu führen könnte, dass sich das Auto noch schneller bewegt, könnte ein Stopp der Zunahme der Staubkonzentration die globale Erwärmung leicht beschleunigen.

Während die atmosphärischen Wüstenstaubwerte seit vorindustriellen Zeiten insgesamt zugenommen haben, war der Trend nicht stetig – es gab Aufwärts- und Rückgänge auf dem Weg. Da es so viele natürliche und vom Menschen beeinflusste Variablen gibt, die zu einer Zunahme oder Abnahme der Staubkonzentration führen können, können Wissenschaftler nicht genau vorhersagen, wie sich die Menge an atmosphärischem Staub in den kommenden Jahrzehnten ändern wird.

Einige der mikroskopisch kleinen Partikel in der Luft, die durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe entstehen, tragen ebenfalls vorübergehend zur Kühlung bei, sagte Kok. Doch während Wissenschaftler Jahrzehnte damit verbracht haben, die Folgen dieser vom Menschen verursachten Aerosole zu bestimmen, blieb die genaue wärmende oder kühlende Wirkung des Wüstenstaubs bisher unklar. Die Herausforderung für die Forscher bestand darin, die kumulative Wirkung der bekannten Erwärmungs- und Abkühlungseffekte von Staub zu bestimmen.

Zusätzlich zu atmosphärischen Wechselwirkungen mit Sonnenlicht und Wolkendecke kann Staub, wenn er auf die Erde zurückfällt, Schnee und Eis verdunkeln, indem er sich darauf absetzt, wodurch sie mehr Wärme absorbieren. Staub kühlt den Planeten auch, indem er Nährstoffe wie Eisen und Phosphor ablagert. Wenn diese Nährstoffe zum Beispiel im Ozean landen, unterstützen sie das Wachstum von Phytoplankton, das Kohlendioxid aus der Atmosphäre aufnimmt und dadurch einen Netto-Kühleffekt verursacht, sagte Kok.

Menschliche Handlungen haben den Planeten seit etwa 1850 um 1,2 Grad Celsius oder 2,2 Grad Fahrenheit erwärmt. Ohne die Zunahme des Staubs hätte der Klimawandel den Planeten wahrscheinlich bereits um etwa 0,1 Grad Fahrenheit mehr erwärmt, sagte Kok. Da sich der Planet der Erwärmung von 2,7 Grad Fahrenheit nähert, die Wissenschaftler für besonders gefährlich halten, kommt es auf jedes Zehntel Grad an, sagte Kok.

„Wir wollen, dass Klimaprognosen so genau wie möglich sind, und diese Staubzunahme hätte bis zu 8 % der Treibhauserwärmung maskieren können“, sagte Kok. „Indem wir die Zunahme des Wüstenstaubs hinzufügen, der mehr als die Hälfte der Feinstaubmasse in der Atmosphäre ausmacht, können wir die Genauigkeit der Vorhersagen von Klimamodellen erhöhen. Dies ist von enormer Bedeutung, da bessere Vorhersagen bessere Entscheidungen zur Minderung oder Anpassung treffen können zum Klimawandel.“

Die Forscher nutzten Satelliten- und Bodenmessungen, um die aktuelle Menge an mikroskopisch kleinen Mineralpartikeln in der Luft zu quantifizieren. Sie stellten fest, dass es weltweit 26 Millionen Tonnen solcher Partikel gibt – das entspricht dem Gewicht von etwa 5 Millionen afrikanischen Elefanten, die am Himmel schweben.

Als nächstes sahen sie sich die geologischen Aufzeichnungen an und sammelten Daten aus Eisbohrkernen, Meeressedimentaufzeichnungen und Proben aus Torfmooren, die alle die Schichten atmosphärischen Staubs zeigen, die vom Himmel gefallen waren. Proben aus der ganzen Welt zeigten eine stetige Zunahme des Wüstenstaubs.

Staub kann aufgrund von trockeneren Böden, höheren Windgeschwindigkeiten und Änderungen der Landnutzung durch den Menschen zunehmen – zum Beispiel durch die Umleitung von Wasser zur Bewässerung und die Umwandlung marginaler Wüstenregionen in Weide- und Ackerland. Während eine Zunahme der Staubbelastung aufgrund dieser Art von Landnutzungsänderungen hauptsächlich an den Grenzen der größten Wüsten der Welt stattgefunden hat, wie der Sahara und der Sahelzone in Afrika und der asiatischen Wüste Gobi, sagte Kok, haben ähnliche Veränderungen in Kaliforniens Owens stattgefunden Lake und kommen jetzt in der Salton Sea vor, ebenfalls in Kalifornien.

Aber die Faktoren, die für erhöhte Staubkonzentrationen verantwortlich sind, sind nicht eindeutig oder linear, sagte Kok, und ob die Mengen an Wüstenpartikeln zunehmen, abnehmen oder relativ gleich bleiben werden, ist unbekannt.

Kok betonte, dass die Zunahme des atmosphärischen Staubs zwar das volle Potenzial der Treibhausgase zur Erwärmung des Klimas etwas verdeckt hat, die Ergebnisse jedoch nicht zeigen, dass Klimamodelle falsch sind.

„Die Klimamodelle sind sehr nützlich, um den zukünftigen Klimawandel vorherzusagen, und diese Erkenntnis könnte ihre Nützlichkeit weiter verbessern“, sagte Kok.