Überraschende Entdeckung am westantarktischen Thwaites-Gletscher: Vulkanismus heizt das Eis von unten

Ein großer Gletscher in der Westantarktis schrumpft. Ohne lange nachzudenken wurde der Rückzug sogleich reflexhaft dem Klimawandel angelastet. Alternative Erklärungsmöglichkeiten suchte man zunächst nicht. Mit dem Klimawandel liegt man eigentlich immer richtig, dachte man sich wohl. So zum Beispiel der Deutschlandfunk am 10. Juni 2010:

Beunruhigende Vorboten: Westantarktischer Gletscherriese hat Fahrt aufgenommen
[…] Sridhar Anandakrishnan ist Eisforscher an der Pennsylvania State University. Er redet von der Amundsenbucht im Norden der Westantarktis, einem Gebiet, das etwa doppelt so groß ist wie Deutschland. Ähnlich wie ein Sandhaufen wird der Eispanzer der Antarktis ständig von seinem eigenen Gewicht in die Breite gedrückt und schiebt sich in Eisströmen wie dem Thwaites Gletscher gen Ozean. Aber seit einigen Jahren bewegen sich dieser Gletscher und einige weitere in der Amundsenbucht immer schneller und entlassen immer mehr Eis ins Meer. Anandakrishnan: “Die meisten Gletscher in der Antarktis schieben sich als Schelfeisplatten auf den Ozean hinaus. Wenn sie dabei auf Untiefen stoßen, werden sie abgebremst. Das Schelfeis wirkt also wie ein Korken im Flaschenhals. Wenn Sie es aber wegnehmen, kann der Gletscher ungehindert in den Ozean strömen. Wir vermuten dass genau das in den 90ern am Thwaites Gletscher passiert ist: durch wärmeres Ozeanwasser ist das Schelfeis geschmolzen und der Gletscher konnte sich beschleunigen.”

Vier Jahre später, am 13. Mai 2014, steigerte die Wissenschaftssendung Nano auf 3SAT den Klimaalarm am Thwaites-Gletscher sogar noch:

Kein Halten mehr: Eisschmelze in der Antarktis nicht mehr zu stoppen
Der Zusammenbruch des Eisschildes im Westen der Antarktis ist wahrscheinlich nicht mehr zu stoppen. Zu diesem Ergebnis kommen Analysen zweier Forscherteams.
Der für die Westantarktis entscheidende Thwaites-Gletscher könnte schon in 200 Jahren verschwunden sein. Spätestens in gut 1000 Jahren ist er den Berechnungen zufolge weg. Der Gletscher, der in die Amundsen-See mündet, dient als Stütze der benachbarten Eismassen. Kollabiert er, könnten weitere Gletscher rasch folgen.
Die schnelle Schmelze des Thwaites-Gletschers ergibt sich aus Computersimulationen. Der globale Meeresspiegel steige in der Folge um 60 Zentimeter, so Forscher um Ian Joughin von der Universität von Washington in Seattle. Ein komplettes Abschmelzen des westantarktischen Eisschilds als Folge des Klimawandels würde demnach zu einem Anstieg um drei bis vier Meter führen.

Was Nano damals noch nicht wusste war, dass Ian Joughin und sein Team einen wichtigen Faktor außer acht gelassen hatten: Der Untergrund unter dem Thwaites-Gletscher ist nämlich vulkanisch geprägt und an einigen Stellen ungewöhnlich heiß. Ein Teil der vormals dem Klimawandel zugerechneten Hitze stammte also aus dem aufgeheizten Erdinneren. Mit der Auslassung dieses wichtigen Umstandes war die Modellierung hinfällig.

Die geothermale Hitzeanomalie gefunden hatte eine Forschergruppe von der University of Texas at Austin um Dustin Schroeder, die ihre Ergebnisse im Juni 2014 im Fachblatt PNAS publizierten. Sven Titz berichtete am 18. Juni 2014 in der Neuen Zürcher Zeitung über die neue Studie:

Eisschmelze in der Antarktis: Vulkanismus heizt den Thwaites-Gletscher von unten
Nicht nur Eis und Kälte prägen die Antarktis, sondern auch Vulkane und ihre Hitze. Daran erinnert jetzt eine neue Studie zum Thwaites-Gletscher in der Westantarktis, einem Eisstrom, der halb so gross wie Deutschland ist. In den letzten Jahren rutschte der Gletscher, ebenso wie seine Nachbarn, immer schneller Richtung Küste. Das trug etwa zehn Prozent zum Anstieg des Meeresspiegels bei. Glaziologen sehen die Ursache der Beschleunigung darin, dass warmes Meerwasser unter die Eiszunge vordringt und das Eis schmelzen lässt. Eine neue Studie in den «Proceedings of the National Academy of Sciences» liefert jetzt genauere Zahlen zu einer Randbedingung des Schmelzens: dem Wärmestrom aus dem Erdinneren. Gemäss der Studie ist diese Wärmequelle stärker als bisher gedacht. Das Eis wird von unten mit mindestens 114 Milliwatt pro Quadratmeter geheizt, an einzelnen Stellen sogar mit 200 Milliwatt pro Quadratmeter. Der durchschnittliche Wärmefluss beträgt bei Kontinenten 65 Milliwatt pro Quadratmeter, ist also deutlich kleiner.

Weiterlesen in der NZZ.

Berichte gab es auch auf antarktis.net und wetter-center.de. Ansonsten vermied man das unbequeme Thema in der deutschsprachigen Presse. Dabei hatte sich die Wissenschaftlergruppe der University of Texas at Austin am 10. Juni 2014 durchaus Mühe gegeben, die Publikation per Pressemitteilung bekannt zu machen: (weiterlesen …)

Alfred-Wegener-Institut: Ostantarktischer Eisschild ist stabil und wächst sogar leicht an

Die Geschichte passte gut ins Sommerloch des letzten Jahres. Am 20. August 2014 meldete das Alfred-Wegener-Institut (AWI) per Pressemitteilung, dass es den polaren Eiskappen gar nicht gut ginge:

Rekordrückgang der Eisschilde: Wissenschaftler kartieren erstmals die Höhenveränderungen der Gletscher auf Grönland und in der Antarktis
Wissenschaftler des Alfred-Wegener-Institutes, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI), haben mit Hilfe des ESA-Satelliten CryoSat-2 erstmals flächendeckende Karten der Eisschilde auf Grönland und in der Antarktis erstellt und dabei nachweisen können, dass die Eispanzer beider Regionen derzeit in einem Rekordtempo schrumpfen. Insgesamt verlieren die Eisschilde pro Jahr rund 500 Kubikkilometer Eis. Diese Menge entspricht einer Eisschicht, die rund 600 Meter dick ist und sich über das gesamte Stadtgebiet Hamburgs erstreckt. Die Karten und Ergebnisse dieser Studie erscheinen heute in The Cryosphere, dem frei zugänglichen Onlinemagazin der European Geoscience Union (EGU).

Unklar bleibt zunächst, um welchen Zeitraum es sich handelt. Das AWI hat die Information in der Mitte der Pressemitteilung gut versteckt: Es dreht sich um die letzten 3 Jahre, eine Zeitspanne die weit von einer klimatisch relevanten 30-jährigen Betrachtungen entfernt ist. Das AWI schreibt:

[…] dokumentierten die Forscher auf Basis weiterer CryoSat-2-Daten, wie sich die Dicke der Eisschilde im Zeitraum der Jahre 2011 bis 2014 verändert hat. […] Für die Darstellung der Höhenveränderungen hatte das AWI-Wissenschaftlerteam über 200 Millionen SIRAL-Messpunkte für die Antarktis und rund 14,3 Millionen Messpunkte für Grönland ausgewertet. Die Ergebnisse zeigen, dass allein der grönländische Eispanzer pro Jahr rund 375 Kubikkilometer Eis einbüßt. „Wenn wir diese aktuellen Daten mit jenen des ICESat-Satelliten aus dem Jahr 2009 vergleichen, hat sich der Massenverlust des grönländischen Eisschildes seit jener Zeit verdoppelt. Die Verlustrate des Westantarktischen Eisschildes ist im gleichen Zeitraum um das Dreifache gestiegen. Rechnet man beides zusammen, nimmt das Volumen beider Eisschilde derzeit um 500 Kubikkilometern pro Jahr ab. Das ist die höchste Verlustrate seit Beginn der Satelliten-Höhenmessungen vor rund 20 Jahren“, sagt Prof. Dr. Angelika Humbert, Glaziologin am Alfred-Wegener-Institut und Co-Autorin der aktuellen Studie. Die schnellsten Höhenveränderungen beobachten die Wissenschaftler am westgrönländischen Jakobshavn Isbræ-Gletscher sowie am Pine-Island-Gletscher in der Westantarktis. Über den Jakobshavn Isbræ wissen Forscher seit Februar 2014, dass er mit einer Spitzengeschwindigkeit von bis zu 46 Metern am Tag ins Meer fliesst. Der Pine-Island-Gletscher machte u.a. im Juli 2013 Schlagzeilen. Damals berichteten AWI-Forscher, dass ein Tafeleisberg so groß wie die Fläche Hamburgs von seiner Schelfeisspitze abgebrochen war (Link auf AWI-Pressemitteilung vom 9. Juli 2013). Aber: Während die Gletscher der Westantarktis und auf der Antarktischen Halbinsel schrumpfen, wächst der Eispanzer der Ostantarktis – allerdings in einem so geringen Maße, dass die Zuwächse die Verluste auf der anderen Seite des Kontinents nicht ausgleichen können.

Der echte Knaller steht erst im letzten Satz der Meldung. Dort räumt das AWI ein, dass die ostantarktische Eiskappe absolut stabil ist und sogar leicht anwächst. Zur Orientierung: Das ostantarktische Eis besitzt neun Mal mehr Volumen als das westantarktische. Der Titel der Pressemitteilung hätte daher auch lauten können: Ostantarktisches Eis ist stabil und wächst sogar leicht an.

Das Problem mit all diesen satellitengestützten Eisvolumenmessungen ist, dass die jeweiligen Satelliten nur wenige Jahre lang im Einsatz sind, bevor sie dann inaktiv werden. Die Vergleichbarkeit der Daten verschiedener Satelliten ist eingeschränkt. In der vorliegenden Studie wird ein CryoSat-Datensatz von 2011-2014 mit einem ICESat-Datensatz von 2003-2009 verglichen. Dabei wird die Eisvolumenermittlung mit unterschiedlicher Methodik durchgeführt. Ist das Ergebnis des Vergleichs zuverlässig?

Ein weiteres Problem ist die kurze betrachtete Zeitspanne von lediglich 3 Jahren. Die natürliche Variabilität spielt in diesen Zeiträumen eine bedeutende Rolle (siehe auch unseren Blogartikel „Universität Gießen: Natürliche Temperaturschwankungen in der Antarktis unterschätzt“). Unter anderem unterliegt das klimatische Geschehen in der Westantarktis der Antarktischen Oszillation, worauf Klaus-Eckart Puls auf EIKE eindrücklich hinwies. Der dort beheimatete und laut AWI besonders stark schrumpfende Pine-Island-Gletscher hatte bereits in vorindustrieller Zeit intensive Abschmelzphasen (siehe unseren Blogartikel „Hilfe, der westantarktische Pine-Island-Gletscher schmilzt unaufhaltsam! British Antarctic Survey gibt Entwarnung: In den letzten 300 Jahren hat es in der Gletscherregion sogar noch intensivere Erwärmungsepisoden gegeben als heute“). Wie kann das AWI diese heftigen natürlichen Schwankungen am Pine-Island-Gletscher von anthropogenen Trends unterscheiden?

Die Klimamodelle haben sich mittlerweile vom antarktischen Schmelzalarm abgewandt. Sie sehen für die kommenden Jahrzehnte einen bedeutenden Eiszuwachs auf den Gesamt-Kontinent zukommen (siehe “Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung: Antarktisches Inlandeis wird im Zuge der Erderwärmung anwachsen”).

 

Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung: Antarktisches Inlandeis wird im Zuge der Erderwärmung anwachsen

Im Dezember 2012 überraschte das Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK) mit einer schrägen Logik. In einer Pressemitteilung titelte das PIK:

Mehr Eisverlust durch Schneefall in der Antarktis

Das machte nun wirklich überhaupt keinen Sinn. Der Presse wars egal, sie übernahm die Geschichte trotzdem unreflektiert und verbreitete die bizarre Nachricht im ganzen Land. Wir hingegen machten uns hier im Blog große Sorgen: Denkt hier denn überhaupt niemand mehr mit? Siehe unseren damaligen Beitrag “Neue PIK-Logik aus Potsdam: Viel Schnee lässt Gletscher schmelzen (und wenn man viel isst, wird man dünn)“.

Irgendwer muss den Potdamern dann schließlich doch erklärt haben, dass dies ganz großer Murks war. Am 17. März 2015 versuchte das PIK einen neuen Anlauf und räumte in einer neuen Pressemitteilung indirekt ein, dass man sich wohl geirrt hatte. Die neue mediale Linie hieß nun plötzlich: Mehr Eiszuwachs durch Schneefall in der Antarktis. Das schrieb man natürlich tunlichst nicht in die Überschrift, das wäre womöglich noch dem ein oder anderen aufgefallen. Aber im Hauptteil der PIK-Pressemitteilung ließ es sich dann doch nicht vermeiden:

Klimawandel: Mehr Schnee in der Antarktis
Auch wenn es verblüffen mag: Steigende Temperaturen werden der Antarktis mehr Schnee bringen. Jedes Grad regionaler Erwärmung könnte den Schneefall auf dem Eiskontinent um etwa fünf Prozent zunehmen lassen, wie jetzt ein internationales Wissenschaftlerteam unter der Leitung des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung zeigt. Ihre Abschätzung beruht auf Daten aus Eisbohrkernen und auf physikalischen Gesetzen, die in globalen und regionalen Klimasimulationen abgebildet werden; veröffentlicht wird die Studie im Fachjournal Nature Climate Change. Die Ergebnisse liefern ein wichtiges neues Puzzlestück bei der Abschätzung des Beitrags der Antarktis zum künftigen Meeresspiegelanstieg. […] „Der sich auftürmende Schnee ist schwer und übt entsprechend viel Druck auf das darunter liegende Eis aus“, erklärt Ko-Autorin Ricarda Winkelmann. „Je höher Eis und Schnee sich auftürmen, desto höher ist auch der Druck. Weil zusätzlicher Schnee das auf dem Boden der Antarktis aufliegende Eis stärker erhöht als die schwimmenden Eisschelfe am Rande des Kontinents, fließt das Eis schneller in Richtung Küste – und trägt dadurch zum Anstieg des Meeresspiegels bei.“ Berücksichtigt man diesen Effekt, könnten fünf Prozent mehr Schneefall den Meeresspiegel über 100 Jahre rechnerisch um etwa drei Zentimeter absinken lassen. [...]

Kurz gesagt: Die Antarktis trägt in einer sich erwärmenden Welt nicht etwa zum Meeresspiegelanstieg bei, wie man lange gedacht hatte, sondern wirkt dem Anstieg sogar dämpfend entgegen. Von “mehr Eisverlust durch mehr Schneefall” konnte nun plötzlich keine Rede mehr sein. Da an der Studie auch Forscher der Oregon State University in Corvallis beteiligt waren, gab auch die US-amerikanische Hochschule eine Pressemitteilung heraus. Dort machte man sich weniger Mühe, die Ergebnisse politisch-korrekt einzupacken. Mehr Schneefall in der Antarktis gleicht einen Teil des Meeresspiegelanstiegs aus anderen Quellen aus. Warum kann das PIK nicht so deutlich formulieren? In der Pressemitteilung der Oregon State University vom 16. März 2015 heißt es:

Study: Past warming increased snowfall on Antarctica, affecting global sea level
A new study confirms that snowfall in Antarctica will increase significantly as the planet warms, offsetting future sea level rise from other sources – but the effect will not be nearly as strong as many scientists previously anticipated because of other, physical processes. […] Clark and his colleagues looked to the past to examine ice core data to see what they could learn about the future. They found that ice cores taken from the Antarctic Ice Sheet captured snow accumulation over time – and they could match that accumulation with established temperature data. They focused on a period from 21,000 years ago to 10,000 years ago – when the Earth gradually came out of the last ice age. What they found was that Antarctica warmed an average of 5 to 10 degrees (Celsius) during that period – and for every degree of warming, there was a 5 percent increase in snowfall.

Weiterlesen auf oregonstate.edu.

 

Energiewende – einmal bekloppt, immer bekloppt?

Von Andrea Andromidas

Vor genau einem Jahr hatte Minister Gabriel seinen hellen Moment, als er beim Besuch des Solarkomponenten-Herstellers SMA am 17. April 2014 in Kassel folgendes sagte:

„Die Wahrheit ist, daß die Energiewende kurz vor dem Scheitern steht… Die Wahrheit ist, daß wir auf allen Feldern die Komplexität der Energiewende unterschätzt haben… Für die meisten anderen Länder in Europa sind wir sowieso Bekloppte.“

Sieben Monate später sprach der Direktor der „Denk“-Fabrik „Agora Energiewende“ Dr. Patrick Graichen ganz offen von einer „kollektiven Fehleinschätzung der Gutachterbranche“ und wurde am 4. Dezember 2014 mit folgenden Worten in Die Zeit zitiert: „Wir haben uns geirrt bei der Energiewende. Nicht nur bei ein paar Details, sondern in einem zentralen Punkt. Die vielen neuen Windräder und Solaranlagen, die Deutschland baut, leisten nicht, was wir uns von ihnen versprochen haben. Wir hatten gehofft, daß sie die schmutzigen Kohlekraftwerke ersetzen würden, die schlimmste Quelle von Treibhausgasen. Aber das tun sie nicht.“

Seither ist die Rede vom sogenannten Energiewende-Paradox, von dem angeblich unvorhergesehenen Unglück, daß der nun seit vier Jahren auf Hochtouren laufende Energieumbau Deutschlands das Gegenteil von dem produzierte, was man eigentlich wollte: Der Markt bevorzugte die preiswerteren Kohlekraftwerke und beförderte die besseren, aber auch teureren Gaskraftwerke in die Pleite. Das Klimaziel ist verfehlt, der Anspruch Klimarettung im Eimer, die CO2-Emissionen steigen, die Blamage ist perfekt. Aber nicht nur der Umweltschutz ist im Eimer. Erst recht sind die beiden anderen Pfeiler einstmals kompetenter Energiewirtschaft in gefährlicher Schieflage: Versorgungssicherheit und Wirtschaftlichkeit.

Was die Versorgungssicherheit angeht, erzeugt jede extreme Wetterlage die Gefahr eines Blackouts und damit die Notwendigkeit von Kriseninterventionen, deren Zahl von etwa 10 im Jahr 2000 jetzt auf mehr als 3000 im Jahr 2014 angestiegen ist. Von Wirtschaftlichkeit kann keine Rede mehr sein. Im Jahr 2000 betrug der durchschnittliche Strompreis für deutsche Haushalte etwa 14 Cent pro Kilowattstunde, heute liegt dieser Preis bei 29 Cent. Die Gesamtbelastung einschließlich Steuern und Abgaben lag im Jahr 2000 bei knapp sieben Milliarden Euro, heute dagegen bei 35 Milliarden.

Wenn man schon öffentlich zugeben muß, daß man sich so gründlich geirrt hat, dann wäre es doch ganz normal, daraus die Konsequenzen zur sofortigen Umkehr zu ziehen. Das Problem ist aber, daß hier so gut wie nichts normal ist. Warum nicht? Weil wir es mit ideologischen Geisterfahrern zu tun haben, mit Leuten, denen Wissenschaft ein Fremdwort ist. Ginge es wirklich um die Reduktion von CO2-Emissionen, dann wären ja gerade Kernkraftwerke das allerbeste. Hier geht es aber um die irrationale Erfindung eines menschengemachten Klimawandels und andere erfundene Behauptungen. Ideologen geht es überhaupt nur darum, daß die Glaubensformeln überleben – möglichst länger als die Wirtschaft und selbst dann, wenn der Irrtum schon sichtbar ist.

Für diese Haltung ganz typisch ist die jüngste Kurzschlußreaktion von Minister Gabriel auf die Schlappe mit dem verfehlten Klimaziel: Um der Blamage zu entgehen, verordnete er kurzerhand eine Klima-Strafabgabe für ältere Braunkohlekraftwerke, wohl wissend, daß damit mehrere Zehntausende von Arbeitsplätzen auf dem Spiel stehen, dazu ein wirtschaftlicher Teil des Kraftwerkparks und vielleicht insgesamt der letzte heimische Energieträger. Solche Entscheidungen sind mittlerweile notorisch. Gerade mal vier Monate nach Gabriels Kasseler Geständnis veröffentlichte sein Ministerium im August 2014 ein Papier, in welchem er forsch verkündet, sie hätten jetzt die Nachteile der Energiewende – einfach gestrichen.

Einfach war es schon deshalb, weil nur Nebensächliches auf den Prüfstand kam. Daß die kollektive Fehleinschätzung in der von vornherein irrigen Annahme liegt, daß Wind- und Sonnenenergie im Gegensatz zu Kernkraftwerken beherrschbar seien, kam natürlich keinem der ministerialen Experten überhaupt in den Sinn. Also machte das Ministerium lediglich ein paar Abstriche bei den ohnehin üppigen Subventionen für Neuanlagen und beim Zubau von Biomasse und erklärte: Nun sei alles planbar, berechenbar und sicher, der Siegeszug des „weltweit beachteten Projekts“ sei nun möglich. (weiterlesen …)

Kleinere Vulkanausbrüche fallen beim Faktencheck als Grund der Erwärmungspause glatt durch

Alle Jahre wieder wird von interessierten Kreisen der Versuch unternommen, „unsichtbare“ Vulkanausbrüche als Bremser der verspäteten Klimaerwärmung darzustellen. Man sei gar nicht auf Riesenausbrüche angewiesen, die ihre kühlende Schwefeldioxid-Fracht hoch in die Stratosphäre schleudern und dort mit den Höhenwinden quer über den Globus verteilen. Nein, man könnte auch ganz viele kleine Ausbrüche nehmen. Über bislang schlecht bekannte Wege würde auch deren Aerosol in die Stratosphäre gelangen. So jedenfalls die Behauptung.

Nehmen wir zum Einstieg eine Pressemitteilung der University of Saskatchewan vom 5. Juli 2012. Hier wird der Monsun als Höhenkatapult angenommen:

A University of Saskatchewan-led international research team has discovered that aerosols from relatively small volcanic eruptions can be boosted into the high atmosphere by weather systems such as monsoons, where they can affect global temperatures. The research appears in the July 6 issue of the journal Science. Adam Bourassa, from the U of S Institute of Space and Atmospheric Studies, led the research.

Ein Jahr später, am 6. März 2013, griff Scinexx das Thema auf:

Klima: Kleine Vulkane bremsen Erwärmung
In den letzten zwölf Jahren erwärmt sich die Erde langsamer als erwartet, weil Schwebstoffe in der Atmosphäre die Sonne reflektieren und so ihren Wärmeeffekt verringern. Bisher dachte man, dass vor allem Ruß und Abgase der asiatischen Schwellenländer für diesen Effekt verantwortlich sind. Jetzt aber haben US-Forscher einen ganz anderen Schuldigen ausgemacht: mittlere und kleine Vulkanausbrüche. Die dabei abgegebenen Schwefelaerosole sind vermutlich sogar die Hauptbremser des Klimawandels, wie die Forscher im Fachmagazin “Geophysical Research Letters” berichten.

Weiterlesen auf Scinexx

Tja, eine unter 30 anderen konkurrierenden Theorien zur Erwärmungspause. Da hat Scinexx wohl etwas übertrieben („Jetzt aber…“). Ein Durchbruch im Erkenntnisstreben war dies jedenfalls nicht. Schnell versackte das Modell wieder in der Versenkung. Jedenfalls bis zum 19. November 2014 als Scinexx die Idee wieder auferstehen ließ:

Auch kleine Vulkane verändern das Klima
Ausgestoßenes Schwefeldioxid reflektiert mehr Sonnenlicht als gedacht.
Kleiner Ausbruch, große Wirkung: Kleinere vulkanische Eruptionen könnten mehr zur Abkühlung des Klimas beitragen als bisher gedacht. Möglicherweise sind sie sogar schuld an der rätselhaften Klimawandel-Pause ab 2001. Das jedenfalls postuliert ein internationales Forscherteam anhand neuer Messdaten. Demnach reflektieren die vulkanischen Schwefelgase solcher Ausbrüche doppelt soviel Sonnenlicht wie angenommen.

Ridley et al. 2014, Geophysical Research Letters, November 2014

Auch Spektrum der Wissenschaft liebt offenbar den Erklärungsversuch, formulierte am 12. Januar 2015 aber etwas vorsichtiger:

Wie stark dämpfen Vulkane die Erderwärmung?
Seit 1998 stiegen die mittleren Erdtemperaturen verglichen mit den Jahrzehnten zuvor nur noch schwach an. Vulkane könnten einen Teil der “Pause” verursacht haben. […] Ein Teil dieser so genannten “Pause der Erderwärmung” (die eigentlich keine war) könnte auf die kühlende Wirkung zahlreicher kleiner Vulkanausbrüche zurückgehen, schlagen nun Forscher um Benjamin Santer vom Lawrence Livermore National Laboratory vor: Etwa ein Drittel der Auszeit gehe auf gesteigerten Vulkanismus zu Beginn des 21. Jahrhunderts zurück, so die Autoren.

Santer et al. 2015, Geophysical Research Letters, Januar 2015

Ben Santer ist ehemaliger IPCC-Berichtsautor von 1995. Im damaligen Bericht konnte man sich noch überhaupt nicht vorstellen, dass es ab 1998 zu einer lang andauernden Erwärmungspause kommen würde. Es wundert daher kaum, dass Wissenschaftler wie Santer nun unvorhersagbare Vulkanausbrüche ins Feld führen, um ihre Glaubwürdigkeit zu reparieren. Dabei hätte beim Blick auf den Verlauf der Ozeanzyklen PDO und AMO eigentlich klar sein sollen, dass die wilde Erwärmungsepisode 1977-1998 keineswegs einen Langzeittrend darstellt.

Allen IPCC-Wünschen zum Trotz, werden die kleineren Vulkanausbrüche nicht die Lösung des Problems sein können. Im November 2013 hatte nämlich ein Forscherteam um Jim Haywood bereits festgestellt, dass kleinere Vulkanausbrüche gar nicht genügend Abkühlung produziert haben können, um die Erwärmungspause der letzten anderthalb Jahrzehnte zu erklären. Im Folgenden die Kurzfassung des in den Atmospheric Science Letters erschienenen Papers:

The impact of volcanic eruptions in the period 2000–2013 on global mean temperature trends evaluated in the HadGEM2-ES climate model
The slow-down in global warming over the last decade has lead to significant debate about whether the causes are of natural or anthropogenic origin. Using an ensemble of HadGEM2-ES coupled climate model simulations we investigate the impact of overlooked modest volcanic eruptions. We deduce a global mean cooling of around −0.02 to −0.03 K over the period 2008–2012. Thus while these eruptions do cause a cooling of the Earth and may therefore contribute to the slow-down in global warming, they do not appear to be the sole or primary cause.

Aber spielen wir für einen Moment einfach mal mit. Sind kleinere Vulkanausbrüche seit Beginn der Erwärmungspause wirklich häufiger geworden? Willis Eschenbach hat sich auf WUWT einmal die Mühe gemacht und hat in den Daten des Smithsonian Volcanism Project nachgeforscht. Hier zunächst einmal die Anzahl aller Vulkanausbrüche auf der Welt, unabhängig von ihrer Stärke:

(weiterlesen …)

Französische Forschergruppe postuliert Beeinflussung der atlantischen Ozeanzyklen durch Vulkanausbrüche – vergisst dabei aber Sonnenaktivitätsschwankungen zu berücksichtigen

Eigentlich hatten sich schon alle darauf geeinigt, dass Vulkane das Klima maximal drei bis fünf Jahre abkühlen können. Eine Forschergruppe um Didier Swingedouw wollte dies jedoch nicht wahrhaben und dachte sich eine windige Konstruktion aus, die sie in der Fachzeitschrift Nature Communications auch tatsächlich unterbringen konnten. Die Idee: Vulkanausbrüche verändern Ozeanzyklen und wirken so über etliche Jahrzehnte nach. Speziell dachten die Wissenschaftler da an die nordatlantische Ozeanzirkulation (AMOC), die 15 Jahre nach dem Vulkanausbruch schneller werden würde. Nach zehn weiteren Jahren würde sich die Zirkulation dann wieder verlangsamen und nach weiteren 5 Jahren wieder beschleunigen. Alles nachzulesen in einer Pressemitteilung der französischen Forschungsorganisation CNRS vom 30. März 2015:

Volcanic eruptions durably impact North Atlantic climate

Particles emitted during major volcanic eruptions cool the atmosphere due to a ‘parasol’ effect that reflects sunlight. The direct impact of these particles in the atmosphere is fairly short, lasting two to three years. However, they alter for more than 20 years the North Atlantic Ocean circulation, which connects surface and deep currents and influences the climate in Europe. This is the conclusion of a study by researchers from the CNRS, IRD, CEA and MétéoFrance1 who combined, for the first time, climate simulations, recent oceanographic data, and information from natural climate records. Their findings2 are published in Nature Communications on March 30th [2015; Swingedouw et al.]. […]

The cooling, which only lasts two or three years, then triggers a rearrangement of ocean circulation in the North Atlantic Ocean. Around fifteen years after the beginning of the eruption, the circulation speeds up. It then slows down after twenty-five years, before accelerating again thirty-five years after the phenomenon. Volcanic eruptions thus appear to act on the ocean circulation in the North Atlantic rather like a pacemaker, causing variability over a twenty-year period. The scientists confirmed these results by comparing them with observations of ocean salinity, a key factor for the sinking of water and therefore for ocean circulation. In numerical simulations and modern oceanographic data they detected similar variations in the early 1970s and 1990s connected to the eruption of the Agung volcano.

Using data from Greenland ice cores and observations carried out on bivalve molluscs collected to the north of Iceland and dating back more than 500 years, as well as a simulation of the climate over the last thousand years, the researchers systematically identified acceleration of ocean circulation fifteen years after five volcanic eruptions that took place several hundred years ago. Lastly, the researchers revealed the interference produced by the latest three main eruptions, Agung in 1963, El Chichón in Mexico in 1982, and Pinatubo in 1991, explaining for the first time the recent variability of currents in the North Atlantic ocean. They conclude that a major eruption in the near future could have an impact on the currents in the North Atlantic Ocean — and hence on our ability to predict the variability of the climate in Europe — over several decades. They now hope to consolidate these findings by collecting data from additional sources, especially in paleoclimatology.

Ein neuer Versuch, die Kleine Eiszeit den Vulkanen anzuhängen, obwohl sich der Zusammenhang mit der verringerten Sonnenaktivität überdeutlich anbietet?

Eine Kleinigkeit hatten die Franzosen dann doch übersehen. Es ist nämlich schon seit längerem bekannt, dass die atlantischen Ozeanzyklen, speziell die NAO, von der Sonnenaktivität beeinflusst werden. Wir haben hier im Blog mehrfach über entsprechende Studien berichtet:

Weshalb will der Begriff „Sonne“ in der Studie von Swingedouw und Kollegen einfach nicht fallen? Da hatten es Kollegen aus Dänemark ein Jahr zuvor deutlich besser gemacht. Eine Team um Mads Faurschou Knudsen hatte ebenfalls in Nature Communications ein Paper veröffentlicht, in dem Einflussfaktoren auf die atlantische Ozeanzirkulation beschrieben werden, in diesem Fall die Atlantische Multidekadenoszillation (AMO). Wir hatten seinerzeit über die Studie hier im Blog berichtet. Die Dänen sehen neben vulkanischen Einflüssen auf die AMO auch einen bedeutenden Einfluss von Sonnenaktivitätsschwankungen. Der Prozess könnte mithilfe des UV-Anteils der Sonnenstrahlung ablaufen, der zu Ozonveränderungen in der Stratosphäre führt, was wiederum Windsysteme und Ozeanzyklen beeinflusst. In einer Pressemitteilung der Aarhus University vom April 2014 beschreiben die Autoren ihre Ergebnisse: (weiterlesen …)

Große Vulkanausbrüche kühlen das Klima – aber nur wenige Jahre lang

Im heutigen Teil unserer Aerosol-Reihe geht es um die klimatisch kühlende Wirkung von Vulkanausbrüchen. Mittlerweile hat man sich geeinigt, dass die Asche einzelner Vulkanausbrüche lediglich für wenige Jahre in der Stratosphäre zirkuliert, bevor die Partikel dann zur Erde zurückrieseln und der Kühleffekt wieder allmählich verschwindet. Aus klimatischer Sicht spielen Vulkanausbrüche daher keine große Rolle. Korrekter wäre die Einstufung dieser explosiven Ereignisse in die Kategorie „Wetter“.

Vorangegangene Versuche, die Kleine Eiszeit mit Vulkanausbrüchen zu erklären rufen heute nur noch ein mildes Schmunzeln hervor (siehe „Die Kleine Eiszeit als weltweite Kältephase: Welche Rolle spielten die Vulkane?“). Eine der vielen Sackgassen in der Wissenschaft. Trotzdem ist es wichtig, die Vulkanhistorie und ihre kurzfristigen Auswirkungen auf die Temperaturgeschichte zu verstehen. In den letzten Jahren hat es hierzu eine Reihe von neuen Arbeiten und Artikeln gegeben, die wir hier vorstellen wollen.

Da wäre zunächst einmal eine Studie von Sigl et al. 2014 in Nature Climate Change. Anhand von Aschelagen in antarktischen Eiskernen rekonstruierten diese Forscher die Historie großer Vulkanausbrüche für die vergangenen 2000 Jahre. Dabei fanden sie für die ersten 1500 Jahre starke Abweichungen von der bisherigen vulkanischen Geschichtsschreibung, wobei Diskrepanzen in der klimatischen Kühlwirkung von 20-50% auftraten. Eine korrekte Datenbasis ist jedoch die Grundlage für Modellierungen, da diese mit der historischen Entwicklung abgeglichen und kalibriert werden. Offenbar hat man hier in der Vergangenheit mit einer sehr unsicheren und fehlerhaften Datenbasis gearbeitet. Im Folgenden ein Auszug aus der Kurzfassung des Papers:

Insights from Antarctica on volcanic forcing during the Common Era
[…] Whereas agreement with existing reconstructions is excellent after 1500, we found a substantially different history of volcanic aerosol deposition before 1500; for example, global aerosol forcing values from some of the largest eruptions (for example, 1257 and 1458) previously were overestimated by 20–30% and others underestimated by 20–50%.

Eine noch aktuellere Vulkanrekonstruktion stammt von Baillie & McAneney, die ihre Ergebnisse im Januar 2015 im Fachblatt Climate of the Past veröffentlichten. Auch diese Studie basiert auf antarktischen Eiskernen, umfasst aber nur die ersten 1000 Jahre nach Christi Geburt. Dabei thematisieren die Autoren große Unsicherheiten in der Altersdatierung, die in verschiedenen Studien zu stark unterschiedlichen Resultaten führen. Hier besteht offenbar noch massiver Forschungsbedarf.

Eine Wissenschaftlergruppe um Martin Tingley von der Pennsylvania State University nahm die Ausbrüche des Krakatau (1883) und Novarupta (1912) näher unter die Lupe. Die Forscher fanden, dass die klimatische Abschätzung der Abkühlung über Baumringe im Gegensatz zu den realen Temperaturmessdaten deutlich zu hoch ausfiel. Dies gilt insbesondere für Gegenden in höheren geographischen Breiten, wo die Baumringe neben der Temperatur auch auf Veränderungen im Tageslicht reagieren. Im Folgenden die Kurzfassung der Arbeit, die im November 2014 in den Geophysical Research Letters erschien:

Temperature reconstructions from tree-ring densities overestimate volcanic cooling
The fidelity of inferences on volcanic cooling from tree-ring density records has recently come into question, with competing claims that temperature reconstructions based on tree-ring records underestimate cooling due to an increased likelihood of missing rings or overestimate cooling due to reduced light availability accentuating the response. Here we test these competing hypotheses in the latitudes poleward of 45°N, using the two eruptions occurring between 1850 and 1960 with large-scale Northern Hemisphere climatic effects: Novarupta (1912) and Krakatau (1883). We find that tree-ring densities overestimate postvolcanic cooling with respect to instrumental data (Probability≥0.99), with larger magnitudes of bias where growth is more limited by light availability (Prob.≥0.95). Using a methodology that allows for direct comparisons with instrumental data, our results confirm that high-latitude tree-ring densities record not only temperature but also variations in light availability.

Siehe hierzu auch einen Artikel vom Cato Institut.

Auch andere Fallstudien förderten Interessantes zutage. Im Januar 2013 beschäftigte sich in den Geophysical Research Letters eine Forschergruppe um Jiandong Xu mit den klimatischen Auswirkungen eines großen Vulkanausbruchs 946 n. Chr. in China. Der Ausbruch des Changbaishan Vulkans war einer der stärksten der letzten 2000 Jahre. Seltsamerweise fanden die Autoren im grönländischen Eis keine entsprechende Aschenlage. Offenbar gelangten die vom Vulkan in die Stratosphäre geschleuderten Sulfatoxide nicht in die Arktis. Das Forscherteam schließt daraus, dass die klimatischen Auswirkungen dieses starken Vulkanausbruchs wohl eher regional begrenzt gewesen sein müssen und keinen globalen Charakter hatten. Hier die Kurzfassung:

Climatic impact of the Millennium eruption of Changbaishan volcano in China: New insights from high-precision radiocarbon wiggle-match dating
Changbaishan volcano in northeast China
, previously dated to have erupted around the mid-10th century A.D., is renowned for producing one of the largest eruptions in history (magnitude 6.8) and thus speculated to have substantial climatic impact. Here we report a new high-precision 14C wiggle-match age of A.D. 946 ± 3 obtained from a 264 year old tree trunk (with bark) killed during the eruption, using the OxCal’s Bayesian modeling approach with 27 sequentially sampled annual rings of decadal intervals. The new chronology conforms well to the calendar date of A.D. 946 for the eruption inferred from historical documentary evidence. We find no stratospherically loaded sulfate spike that might be associated with the A.D. 946 eruption in the global volcanism record from the GISP2 ice core, suggesting the stratospheric sulfate aerosols produced during the eruption were not transported to the arctic region, due probably to its relatively low stratospheric sulfur emission and the seasonal effects of the atmospheric circulation at the time of the eruption that likely occurred in the winter of A.D. 946–947. Since the stratospheric volcanic sulfates are the main cause of large-scale climate perturbations, this finding indicates that the Millennium eruption of Changbaishan volcano might have limited regional climatic effects, rather than global or hemispheric impact as implied by its magnitude.

Im Dezember 2012 publizierte ein Forscherteam um Anja Schmidt von der University of Leeds im Journal of Geophysical Research eine Analyse des isländischen Laki-Ausbruchs von 1783. Damals gelangten große Mengen an Schwefeldioxid in die Stratosphäre, und die Temperaturen der nördlichen Halbkugel sackten drei Jahre lang deutlich ab. Hier die Kurzfassung:

Climatic impact of the long-lasting 1783 Laki eruption: Inapplicability of mass-independent sulfur isotopic composition measurements
The long-lasting 1783–1784 CE Laki flood lava eruption in Iceland released around 120 Tg of sulfur dioxide into the upper troposphere/lower stratosphere. Northern Hemisphere temperature proxy records of the 1780s indicate below-average temperatures for up to three years following the eruption. The very warm summer of 1783 in Europe, which was followed by a very cold winter, may have been caused by the eruption, but the mechanisms are not yet well understood. Some studies attributed the cold winter 1783–1784 to natural variability of climate. However, our climate model simulations show that the Laki radiative effects lasted long enough to contribute to the winter cooling. […]

Ein weiterer bedeutender Ausbruch ereignete sich 1815 in Indonesien. Der Vulkan Tambora bescherte Europa und Nordamerika das berühmte „Jahr ohne Sommer“. Anlässlich des 200-jährigen Jubiläums berichtete Die Zeit am 5. April 2015: (weiterlesen …)

Um Antwort wird gebeten: Weshalb berichtet der Deutschlandfunk nicht über von der PIK-Sichtweise abweichende Studien zum Golfstrom?

An: Deutschlandfunk
Von: Sebastian Lüning

Gesendet: 19.4.2015
Antwort: 24.4.2015

Sehr geehrte Redaktion,

In der Klimadebatte werfen sich die beiden Seiten gegenseitig vor, Rosinenpickerei zu betreiben und unbequeme Studienergebnisse jeweils zu ignorieren. In der medialen Berichterstattung ist ein ausgewogenes Angebot aller Ergebnisse wünschenswert, unabhängig von ihrer Kompatibilität mit der ein oder anderen Richtung. Wie Ihnen sicher bekannt ist, gibt es auch beim Thema Golfstrom unter den Klimawissenschaftlern unterschiedliche Sichtweisen.

Am 15.12.2014 gaben die Universität Heidelberg sowie das Geomar die folgenden Pressemitteilungen heraus:
Klimawandel: Ozeanzirkulation im Atlantik ist stabiler als gedacht
http://www.uni-heidelberg.de/presse/meldungen/2014/m20141215_klimawandel_ozeanzirkulation_atlantik_stabiler.html

Klimawandel: Ozeanzirkulation im Atlantik war stabiler als erwartet
http://www.geomar.de/news/article/klimawandel-ozeanzirkulation-im-atlantik-war-stabiler-als-erwartet/

Nur wenige Monate später, am 24. März 2015, gab das Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK) eine hiervon abweichende Interpretation bekannt:

Golfstromsystem verliert an Kraft – Klimawandel im Verdacht
https://www.pik-potsdam.de/aktuelles/pressemitteilungen/atlantic-ocean-overturning-found-to-slow-down-already-today

Sie haben in Ihrem Programm ausführlich über die PIK-Arbeit berichtet, während ich zur Heidelberg/Geomar-Studie von Ihnen keinen Artikel finden konnte. Da Sie offenbar die Thematik generell für Ihre Leser als geeignet und attraktiv einstufen, wundere ich mich über diese Auslassung.
http://www.deutschlandfunk.de/klimawandel-golfstrom-laesst-nach.697.de.html?dram:article_id=315164

Mein Frage an Sie: Aus welchen Gründen hat es die Heidelberg/Geomar-Studie nicht in Ihr Programm geschafft? Über eine Antwort würde ich mich sehr freuen, die ich gerne im Blog www.kaltesonne.de bekanntgeben würde.

Mit freundlichen Grüßen

Dr. habil. Sebastian Lüning

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Von: Georg Ehring, Deutschlandfunk, Redaktionsleiter Wirtschaft und Umwelt
An: Sebastian Lüning

Gesendet: 24.4.2015
Sehr geehrter Herr Lüning,

besten Dank für Ihre Mail. Wir haben die Studie des PIK in unserer Sendung „Umwelt und Verbraucher“ aufgegriffen, denn das Thema war für uns interessant: Die aktuell beobachtete Abschwächung des Golfstroms, zurück zu führen auf das Abschmelzen des Grönlandeises, was wiederum nach Vermutung der Autoren mit dem menschengemachten Klimawandel zusammenhängt. Wir berichten häufig über dieses Thema, neue Erkenntnisse dazu sind uns wichtig. (weiterlesen …)

Sauberere Luft heizt Europa auf: Fast ein Viertel der Erwärmung seit 1980 ist durch Rückgang der Schwefeldioxid-Verschmutzung bedingt

Im heutigen Teil unserer kleinen Aerosol-Reihe geht es um Schwefeldioxid. Es entsteht vor allem bei der Verbrennung von schwefelhaltigen fossilen Brennstoffen wie Kohle oder Erdölprodukten, die bis zu 4 Prozent Schwefel enthalten. Aus klimatischer Sicht ist das Schwefeldioxid ein kühlendes Aerosol, ist damit Gegenspieler des Ruß, der das Klima erwärmt.

Ein großer Anteil der bestehenden Unsicherheiten in der Klimawirkung der Aerosole geht auf das Schwefeldioxid zurück. Wie stark kühlt es wirklich? Der IPCC benötigt dringend ein stark kühlendes Schwefeldioxid, denn die Klimamodelle würden ohne den Schwefel-Kühlschrank viel zu heiß laufen. Da kam die kürzliche Festlegung eines Aerosol-Spezialists denkbar ungünstig (siehe „Direktor des Hamburger Max-Planck-Instituts für Meteorologie: Aerosole kühlen weniger stark als vormals angenommen“ sowie “Klimamodelle in Bedrängnis: Sulfat-Aerosole kühlen das Klima weniger als gedacht“).

Die Aerosolforschung läuft zum Glück auf vollen Touren und neue Studien führen nun allmählich in die richtige Richtung. So berichtete Colin Schultz im Januar 2013 in der AGU-Mitgliederzeitschrift EOS über eine Arbeit, in welcher die Kühlwirkung der Aerosole abseits der stark Aerosol-belasteten Ballungszentren untersucht wurde. Die Überraschung war groß als die Forscher fanden, dass die Schwebstoffe in diesen Regionen viel weniger kühlen als vormals angenommen. In Eos heißt es dazu:

Research into the role of aerosols in the atmospheric energy budget has predominantly been carried out in locations with high total aerosol loads. Less well understood are the effects of aerosols in relatively aerosol-free regions. By measuring the concentrations of aerosols of various sizes in and near Sacramento, Calif., in June 2010, Kassianov et al. found that previous research had been overestimating the sunlight-reflecting potential of atmospheric aerosols in clear, sunny skies.

 

Die Erwärmung der letzten 35 Jahre

Könnten Aerosole und hier speziell Schwefeldioxid auch eine Rolle bei der Erwärmung der letzten 35 Jahre gespielt haben? Ja, sagt eine Forschergruppe um Pierre Nabat in einer im August 2014 in den Geophysical Research Letters erschienenen Arbeit. Fast ein Viertel der Erwärmung in Europa seit 1980 soll mit Umweltbemühung zusammenhängen, welche die Luftverschmutzung durch Schwefeldioxid stark zurückgefahren haben. Die heute sauberere Atmosphäre kann nun vom Sonnenlicht besser passiert werden. Dadurch erwärmen sich die Luftschichten. Im Folgenden die Kurzfassung der Arbeit:

Contribution of anthropogenic sulfate aerosols to the changing Euro-Mediterranean climate since 1980
Since the 1980s anthropogenic aerosols have been considerably reduced in Europe and the Mediterranean area. This decrease is often considered as the likely cause of the brightening effect observed over the same period. This phenomenon is however hardly reproduced by global and regional climate models. Here we use an original approach based on reanalysis-driven coupled regional climate system modeling to show that aerosol changes explain 81 ± 16% of the brightening and 23 ± 5% of the surface warming simulated for the period 1980–2012 over Europe. The direct aerosol effect is found to dominate in the magnitude of the simulated brightening. The comparison between regional simulations and homogenized ground-based observations reveals that observed surface solar radiation and land and sea surface temperature spatiotemporal variations over the Euro-Mediterranean region are only reproduced when simulations include the realistic aerosol variations.

Das Jahr 1980 scheint in der Tat einen Wendepunkt in der Schwefeldioxid-Luftverschmutzung darzustellen. Eiskernuntersuchungen in den Alpen von Preunkert und Legrand (2013) bestätigten, dass die Aerosole in Europa von den 1920er bis 1980er Jahren zugenommen hatten. Danach verbesserte sich dann die Aerosolbelastung wieder, da man endlich erkannt hatte, dass man die Umwelt nicht als Abfalleimer missbrauchen darf.

Die Konsequenz der Ergebnisse ist klar: Weniger Kühlwirkung durch Schwefeldioxid bedeutet, dass die Klimasensitivität des CO2 in den Modellen reduziert werden muss. Auch der Erwärmungsbeitrag durch die seit 1980 reinere Luft deutet hierauf hin. Ein Teil dieser nun dem Reinigungseffekt zugemessenen Erwärmung war zuvor dem CO2 zugeschlagen worden. Wenn man dann auch noch Erwärmungsbeiträge durch Ruß und die Sonnenaktivität berücksichtigt, schrumpft die vom CO2 wirklich verursachte Temperaturerhöhung immer weiter. Letztendlich führt kein Weg an der unasuweichlichen Erkenntnis vorbei, dass die CO2-Klimasensitivität wohl am unteren Rand der bisherigen IPCC-Spanne rangiert (siehe auch unseren Blogartikel „Studien aus 2014 geben Hoffnung: Erwärmungswirkung des CO2 wohl doch deutlich überschätzt. Offizielle Korrektur steht bevor“).

 

Die Erwärmungspause der letzten 17 Jahre

Die unerwartete Erwärmungspause der letzten 17 Jahre seit 1998 hat die IPCC-Zunft bis ins Mark getroffen. Es gibt mittlerweile mehr als dreißig konkurrierende Theorien, weshalb die Erwärmung ins Stocken geraten ist. Die Klimamodellierer sind ratlos. Keines ihrer Modelle hatte die Pause kommen sehen. Eine beliebte Erklärung des Erwärmungshiatus ist der Hinweis auf den starken Ausbau der Kohlekraftwerke in China. Das dort in großen Mengen in die Luft gepustete Schwefeldioxid würde der CO2-Erwärmung entgegenwirken. Diese Meinung vertrat z.B. Jesse Thé von der University of Waterloo, wie aus einem Interview des Environmental News Network vom 8. Juli 2014 hervorgeht: (weiterlesen …)

Ruß wärmt stärker als gedacht und ließ Alpengletscher im 19. Jahrhundert tauen

Im heutigen Beitrag unserer kleinen Aerosol-Reihe geht es um den Ruß. Ruß ist ein schwarzer, pulverförmiger Feststoff, der je nach Qualität und Verwendung zu 80 bis 99,5 Prozent aus Kohlenstoff besteht. Er entsteht sowohl durch industrielle Aktivität als auch natürliche Prozesse wie etwa Waldbrände. Lange hatte man den Ruß klimatisch unterschätzt. Das änderte sich vor wenigen Jahren, als man die stark erwärmende Wirkung schließlich erkannte. Plötzlich hatte man in den Klimamodellen neben dem CO2 eine weitere bedeutende Heizquelle. Um in den ausbalancierten Modellen nicht über das Wärmeziel nicht hinauszuschießen, hätte man nun eigentlich die Klimakraft des CO2 zurückschrauben müssen. Das wollte man jedoch auf keinen Fall, würde es doch politisch ein „falsches“ Zeichen aussenden. Wie konnte man nun also den Ruß einbauen, ohne das Klimagas CO2 zu „beschädigen“? Die kühlende Wirkung der Schwefeldioxid-Partikel wurde quasi über Nacht heraufgesetzt, genau um den Betrag, den der Ruß nun zusätzlich erwärmt. Eine schräge Geschichte. Gemerkt hat diese windige Aktion kaum einer. In unserem Buch „Die kalte Sonne“ hatten wir 2012 das fragwürdige Manöver beschrieben.

Am 9. Februar 2013 berichtete Sven Titz in der Stuttgarter Zeitung über die neuen Erkenntnisse zum Ruß:

Klimawandel: Ruß wärmt stärker als gedacht
Ruß beeinflusst das Klima wesentlich stärker als angenommen – das ist das Fazit eines 232 Seiten langen Berichts im Fachmagazin „Journal of Geophysical Research“ [Bond et al. 2013]. 31 Wissenschafter aus aller Welt werteten vier Jahre lang die wichtigsten Studien über die Wirkung des „schwarzen Kohlenstoffs“ auf die Atmosphäre aus und ermittelten daraus quantitative Abschätzungen. Demnach wärmt Ruß die Luft ungefähr doppelt so stark wie noch im letzten Bericht des UN-Klimarats aus dem Jahr 2007 angenommen. Was die vom Menschen verursachte Erwärmung der Atmosphäre angeht, ist Ruß wahrscheinlich sogar wirksamer als das Treibhausgas Methan – und wird allein von Kohlendioxid übertroffen. […] Da er so schwarz ist, schluckt Ruß den größten Teil des Sonnenlichts – diese Absorption war bisher in vielen Klimamodellen zu schwach. Der Ruß erwärmt dann auch seine Umgebung. Im Winter färbt er außerdem Schnee und Eis dunkel und trägt so dazu bei, dass sie schneller schmelzen.

Weiterlesen in der Stuttgarter Zeitung.

Bereits im Jahr 2012 hatte die US-amerikanische Umweltbehörde EPA den Ruß als zweitgefährlichsten Klimaschadstoff eingestuft. Plötzlich fanden auch weitere Studien Hinweise auf die klimaverändernde Wirkung des Ruß. So berichteten Woo-Seop Lee und Maeng-Ki Kim im März 2013 im Asia-Pacific Journal of Atmospheric Sciences, über starke Albedoeffekte, die Ruß in eis- und schneebdeckten Gebieten der nördlichen Hemisphäre verursacht:

Radiative effect of black carbon aerosol on seasonal variation in snow depth in the Northern-Hemisphere
In this research, we studied the effects of black carbon (BC) aerosol radiative forcing on seasonal variation in the Northern Hemisphere (NH) using numerical simulations with the NASA finite-volume General Circulation Model (fvGCM) forced with monthly varying three-dimensional aerosol distributions from the Goddard Ozone Chemistry Aerosol Radiation and Transport Model (GOCART). […] Therefore, BC aerosol forcing may be an important factor affecting the snow/ice albedo in the NH.

Insbesondere ist hiervon die Arktis betroffen, wie eine Meldung auf phys.org im August 2013 zu einem Paper von Sand et al. im Journal of Geophysical Research ausführt:

The Arctic is especially sensitive to black carbon emissions from within the region
To investigate how sensitive the Arctic is to black carbon emissions from within the Arctic compared to those transported from mid-latitudes, Sand et al. conducted experiments using a climate model that includes simulation of the effects of black carbon deposited on snow. They find that most of the Arctic warming effect from black carbon is due to black carbon deposited on snow and ice, rather than in the atmosphere. Black carbon emitted within the Arctic is more likely to stay at low altitudes and thus to be deposited on the snow and ice there, whereas black carbon transported into the Arctic from mid-latitudes is more likely to remain at higher altitudes. Because of this, the Arctic surface temperature is almost 5 times more sensitive to black carbon emitted from within the Arctic than to emissions from mid-latitudes, the authors find.

Obwohl die Klimakraft des Ruß nun schon seit mehreren Jahren bekannt ist, scheinen die Klimamodelle noch immer nicht richtig angepasst zu sein und unterschätzen die Wärmewirkung der Substanz. Noch im März 2015 beklagten sich Myhre und Samset in einer Arbeit im Fachblatt Atmospheric Chemistry and Physics, dass der Strahlungsantrieb des Ruß von den Modellen noch immer 10% zu niedrig angenommen wird:

Standard climate models radiation codes underestimate black carbon radiative forcing
Radiative forcing (RF) of black carbon (BC) in the atmosphere is estimated using radiative transfer codes of various complexities. Here we show that the two-stream radiative transfer codes used most in climate models give too strong forward scattering, leading to enhanced absorption at the surface and too weak absorption by BC in the atmosphere. Such calculations are found to underestimate the positive RF of BC by 10% for global mean, all sky conditions, relative to the more sophisticated multi-stream models. The underestimation occurs primarily for low surface albedo, even though BC is more efficient for absorption of solar radiation over high surface albedo.

Der über Nacht ins Rampenlicht geblasene Ruß bot sich nun auch als Erklärung für andere ungelöste Rätsel an. Mitte des 19. Jahrhunderts waren die Alpengletscher stark geschrumpft – deutlich bevor die Temperaturen anstiegen. Wie war dies zu erklären? Offenbar hatte sich Ruß aus dem sich damals schnell industriell entwickelnden Europa auf dem Eis abgesetzt und die Wärme der Sonnenstrahlen auf der Oberfläche der Gletscher eingefangen, was zum verstärkten Schmelzen führte. Hier die Pressemitteilung der University of Colorado Boulder vom 3. September 2013 zur Studie: (weiterlesen …)