Wie veränderte Wolkenmuster den Klimawandel verschärfen

In einem wärmeren Klima verändern sich die Wolkenmuster auf eine Weise, die die globale Erwärmung verstärkt. Ein Forscherteam unter der Leitung von Professor Johannes Quaas von der Universität Leipzig und Hao Luo und Professor Yong Han von der Sun Yat-sen-Universität in China hat zunehmend asymmetrische Veränderungen der Wolkendecke entdeckt – die Wolkendecke nimmt tagsüber stärker ab als nachts.

Diese Asymmetrie führt dazu, dass der kühlende Effekt der Wolken tagsüber abnimmt und ihr wärmender Effekt nachts zunimmt, was zur globalen Erwärmung beiträgt. Die Forscher haben ihre neue Erkenntnisse im Journal Wissenschaftliche Fortschritte.

Wolken: Mehr als nur ein meteorologisches Phänomen

Tagsüber reflektieren Wolken das Sonnenlicht zurück ins All und kühlen so die Erdoberfläche. Nachts hingegen wirken sie wie eine Decke und fangen die Wärme ein. So bleibt die Erdoberfläche warm. „Deshalb spielen Wolken für das Klima der Erde eine entscheidende Rolle“, sagt Meteorologe Quaas.

Für ihre Studie nutzten die Wissenschaftler Satellitenbeobachtungen und Daten aus der sechsten Phase des Coupled Model Intercomparison Project (CMIP6), das umfassende Klimamodelle und -szenarien liefert. Diese Modelle decken historische Daten von 1970 bis 2014 und Projektionen bis zum Jahr 2100 ab.

„Da die Wolkenbedeckung im globalen Maßstab tagsüber stärker abnimmt als nachts, führt dies tagsüber zu einer Abnahme des kurzwelligen Albedo-Effekts und nachts zu einer Zunahme des langwelligen Treibhauseffekts“, erklärt Hao Luo, der Hauptautor der Studie.

Klimamodelle und ihre Bedeutung

Klimamodelle sind für das Verständnis und die Vorhersage der komplexen Prozesse und Wechselwirkungen im Klimasystem von entscheidender Bedeutung. Sie helfen Wissenschaftlern, mögliche Zukunftsszenarien zu entwickeln und die Auswirkungen verschiedener Faktoren wie Treibhausgase, Aerosole und Wolken auf das Klima zu analysieren.

Quaas betont: „Die Asymmetrie der Veränderungen der Wolkendecke ist ein wichtiger, neu entdeckter Faktor. Unsere Studie zeigt, dass diese Asymmetrie eine positive Rückkopplungsschleife verursacht, die die globale Erwärmung verstärkt.“

Laut dem Forscher verändern sich die Wolken durch den Klimawandel. Insgesamt gebe es etwas weniger Wolken, was eine stärkere globale Erwärmung bedeute.

Die Mechanismen hinter der Asymmetrie

Diese tageszeitliche Asymmetrie der Wolkenbedeckung kann auf verschiedene Faktoren zurückgeführt werden. Eine Hauptursache ist die zunehmende Stabilität in der unteren Troposphäre infolge steigender Treibhausgaskonzentrationen. Diese Stabilität führt dazu, dass sich tagsüber weniger Wolken bilden, während sie nachts stabil bleiben oder sogar zunehmen.

Yong Han, Koautor der Studie, erklärt: „Die Veränderung der Wolkendecke ist nicht gleichmäßig über den Tag verteilt. Tagsüber, wenn die Sonneneinstrahlung am stärksten ist, beobachten wir eine stärkere Abnahme der Wolkendecke. Nachts, wenn die Erdoberfläche normalerweise abkühlt, speichert die Wolkendecke die Wärme und verstärkt so den Treibhauseffekt.“

In die Zukunft schauen

„Unsere Ergebnisse zeigen, dass eine noch größere Notwendigkeit zur Reduzierung der Treibhausgase besteht, denn die Wolkendecke reagiert nicht nur auf die Erwärmung, sondern verstärkt durch diesen neuen Effekt die Erwärmung auch“, warnt Quaas.

Um die Veränderungen der Wolkenbedeckung besser zu verstehen, sind nach Ansicht der Wissenschaftler weitere Studien nötig. Die laufenden Untersuchungen an der Universität Leipzig beschäftigen sich beispielsweise auch mit Veränderungen der Vegetation und ihrer Artenvielfalt sowie mit der Rolle der abnehmenden Luftverschmutzung.