Sonnengeoengineering kann zu globalen Veränderungen führen

Um die Auswirkungen von Sonnengeoengineering zu untersuchen, betrachtete das Team ein Szenario, in dem genügend Sonnenstrahlung reflektiert wurde, um die Erwärmung auszugleichen, die auftreten würde, wenn die CO2-Konzentration sich vervierfachen würde. In verschiedenen Klimamodellen schwächte sich in Reaktion darauf die Stärke der Sturmzonen in der Nord- und Südhalbkugel deutlich ab.

Eine Schwächung der Sturmzonen hätte weniger intensive Winterstürme zur Folge, aber das Team warnt auch davor, dass eine Schwächung der Sturmzonen zu stagnierenden Wetterbedingungen führen könnte, insbesondere im Sommer, und weniger Wind vorhanden wäre, um Luftverschmutzung zu beseitigen. Änderungen der Winde könnten auch die Zirkulation der Ozeanströmungen und somit die Stabilität der Eisschilde beeinflussen.

Etwa die Hälfte der Weltbevölkerung lebt in extratropischen Regionen, in denen sich Sturmzonen durchsetzen", sagt Charles Gertler, Doktorand am MIT. Unsere Ergebnisse zeigen, dass Sonnengeoengineering den Klimawandel nicht einfach rückgängig machen wird. Vielmehr hat es selbst das Potenzial, neue Klimaveränderungen herbeizuführen."

Wissenschaftler haben zuvor schon simuliert, wie das Klima der Erde aussehen könnte, wenn Sonnengeoengineering-Maßnahmen weltweit umgesetzt würden, allerdings mit gemischten Ergebnissen. Einerseits würde das Versprühen von Aerosolen in die Stratosphäre die einfallende Sonnenwärme reduzieren und in gewissem Maße die Erwärmung durch CO2-Emissionen ausgleichen. Andererseits würde die Abkühlung des Planeten andere Auswirkungen von Treibhausgasen wie regionale Niederschlagsminderungen und Ozeanversauerung nicht verhindern.

Außerdem gab es Anzeichen dafür, dass die Abschwächung der Sonnenstrahlung den Temperaturunterschied zwischen dem Äquator und den Polen verringern würde, was den sogenannten meridionalen Temperaturgradienten der Erde abschwächen würde. Die Erwärmung am Äquator würde sich verlangsamen, während die Pole weiterhin erwärmt würden. Dieses Ergebnis war für Gertler und O'Gorman besonders interessant.

"Sturmzonen können sich durch meridionale Temperaturgradienten entwickeln, und Sturmzonen sind interessant, weil sie uns helfen, extreme Wetterphänomene zu verstehen", sagt Gertler. "Deshalb haben wir uns dafür interessiert, wie Geoengineering sich auf Sturmzonen auswirkt."

Das Team untersuchte, wie sich die extratropischen Sturmzonen in einem Szenario des Sonnengeoengineerings verändern könnten, das von Klimaforschern als Experiment G1 des Geoengineering Model Intercomparison Project (GeoMIP) bekannt ist. Das G1-Experiment geht davon aus, dass ein geoengineering-Programm ausreichend Sonnenstrahlung blockiert, um die Erwärmung auszugleichen, die auftreten würde, wenn die CO2-Konzentration sich vervierfachen würde.

Die Forscher verwendeten Ergebnisse verschiedener Klimamodelle, die unter den Bedingungen des G1-Experiments vorwärts in der Zeit simuliert wurden. Sie verwendeten auch Ergebnisse eines anspruchsvolleren Geoengineering-Szenarios, das eine Verdoppelung der CO2-Konzentrationen und die Einspritzung von Aerosolen in die Stratosphäre an mehreren Breitengraden vorsieht. In jedem Modell verzeichneten sie die tägliche Veränderung des Luftdrucks auf Meereshöhe an verschiedenen Orten entlang der Sturmzonen. Diese Veränderungen spiegeln den Durchzug von Stürmen wider und messen die Energie einer Sturmzone.

"Die Varianz des Luftdrucks auf Meereshöhe gibt uns einen Eindruck davon, wie häufig und wie stark sich Tiefdruckgebiete über einen bestimmten Bereich bewegen", erklärt Gertler. "Wir berechnen dann den Durchschnitt der Varianz für die gesamte extratropische Region, um einen Durchschnittswert der Sturmzonenstärke für die Nord- und Südhalbkugeln zu erhalten."

Ihre Ergebnisse zeigten, dass Sonnengeoengineering die Sturmzonen auf beiden Hemisphären schwächen würde. Je nach Szenario würde die Sturmzone in der Nordhalbkugel um 5-17 Prozent schwächer sein als heute.

"Eine geschwächte Sturmzone in beiden Hemisphären würde schwächere Winterstürme bedeuten, aber auch zu stagnierendem Wetter führen, was Hitzewellen beeinflussen könnte", sagt Gertler. "Das könnte sowohl die Luftverschmutzung als auch den Wasserkreislauf beeinflussen und zu regionalen Niederschlagsminderungen führen. Das sind keine guten Veränderungen im Vergleich zu einem Klima, an das wir gewöhnt sind."

Die Forscher waren neugierig, wie sich die gleichen Sturmzonen nur durch die globale Erwärmung selbst, also ohne additionales Sonnengeoengineering, verändern würden. Überraschenderweise stellten sie fest, dass sich die Sturmzonen in der Nordhalbkugel durch die globale Erwärmung in gleicher Weise abschwächten wie durch Sonnengeoengineering. Dies legt nahe, dass Sonnengeoengineering und Bemühungen, die Erde durch Reduzierung der einfallenden Wärme abzukühlen, die Auswirkungen der globalen Erwärmung zumindest auf Sturmzonen nicht wesentlich verändern würden – ein erstaunliches Ergebnis, das die Forscher noch nicht erklären können.

In der Südhalbkugel sieht die Situation etwas anders aus. Sie fanden heraus, dass sich die Sturmzonen durch die globale Erwärmung allein dort verstärken würden, während Sonnengeoengineering dies verhindern und die Sturmzonen sogar schwächen würde.

"In der Südhalbkugel treiben Winde die Ozeanzirkulation an, was wiederum die Aufnahme von Kohlendioxid und die Stabilität des antarktischen Eisschilds beeinflussen könnte", fügt O'Gorman hinzu. "Deshalb ist es wichtig, wie sich die Sturmzonen über der Südhalbkugel ändern."

Das Team stellte auch fest, dass die Abschwächung der Sturmzonen stark mit Änderungen von Temperatur und Feuchtigkeit korrelierte. Die Klimamodelle zeigten, dass die äquatoriale Region aufgrund der verringerten Sonneneinstrahlung deutlich abkühlte, während sich die Pole weiter erwärmten. Dieser reduzierte Temperaturgradient scheint ausreichend zu sein, um die Abschwächung der Sturmzonen zu erklären – ein Ergebnis, das das Team als erster nachweisen konnte.

"Diese Arbeit zeigt, dass Sonnengeoengineering den Klimawandel nicht rückgängig macht, sondern einen beispiellosen Klimazustand durch einen anderen ersetzt", sagt Gertler. "Das Reflektieren von Sonnenlicht ist keine perfekte Gegenwirkung zum Treibhauseffekt."

O’Gorman fügt hinzu: "Es gibt mehrere Gründe, dies zu vermeiden und stattdessen eine Reduzierung der CO2- und anderer Treibhausgasemissionen zu befürworten."

Quelle: https://news.mit.edu/2020/reflecting-sunlight-cool-planet-storm-0602