idw – Informationsdienst Wissenschaft
Nachrichten, Termine, Experten
Nachrichten, Termine, Experten
Wolken beeinflussen, wie stark sich die Erde bei einem gegebenen Anstieg des atmosphärischen Kohlendioxids erwärmt. Zu den Wolkeneigenschaften, denen hierbei eine wichtige Rolle zugeschrieben wird, gehört neben der Ausdehnung und Helligkeit von Wolken auch ihre Höhe. Forschende haben gezeigt: Obwohl sich letztere für bestimmte Wolkentypen durch den Klimawandel ändert, wirkt sich dies kaum auf die Klimasensitivität aus.
Wolken sind wichtig für den Energiehaushalt der Erde, da sie mit Strahlung auf unterschiedliche Weise in Wechselwirkung treten: Vor allem tiefe Wolken reflektieren einfallende Sonnenstrahlung und kühlen so die Erde – eine Eigenschaft, die man als Albedo bezeichnet. Andererseits hindern Wolken – vorwiegend jene in großer Höhe – Wärmestrahlung daran, in den Weltraum zu entweichen. Dies hat einen wärmenden Effekt. Insgesamt dominiert aktuell die kühlende Wirkung.
Ändern sich durch die globale Erwärmung die Ausdehnung oder Helligkeit von Wolken, so könnte dies deren Albedo und damit die kühlende Wirkung verstärken oder vermindern. Die wärmende Wirkung von Wolken könnte sich verändern, wenn diese bei steigenden Temperaturen in andere Höhen ausweichen. Beides hätte Auswirkungen auf die Klimasensitivität – eine für Klimaprognosen zentrale Größe, die angibt, wie stark sich die Erdoberfläche bei einer Verdopplung des atmosphärischen Kohlendioxids erwärmt. Um den Aspekt der veränderten Wolkenhöhe zu isolieren, hat ein Forschungsteam unter der Leitung von Lukas Kluft, Forscher am Max-Planck-Institut für Meteorologie (MPI-M), den Strahlungseffekt von Wolken bei gleichbleibender Albedo mit einem einfachen, idealisierten Modell untersucht.
Einfluss der Erwärmung auf die Wolkenhöhe
In dem Modell ist die Atmosphäre als Luftsäule mit einem typischen Temperatur- und Druckprofil dargestellt. Hier ließen die Forschenden in drei Stockwerke Wolken einziehen: tiefe Wolken in Bodennähe, mittlere Wolken, die am Gefrierpunkt entstehen, und hohe Eiswolken. Das Experiment legte fest, dass sich die Albedo dieser Wolken mit steigenden globalen Temperaturen nicht ändern solle, erlaubte es ihnen aber, aufzusteigen oder zu sinken. „Das Schöne an so stark vereinfachten Modellen ist, dass sie nah an unserem konzeptionellen Verständnis sowie in ihrer Einfachheit klar definiert sind und es uns erlauben, gezielt zu experimentieren“, so Kluft.
Da das vereinfachte Modell keine Prognosen über die Beschaffenheit der Wolken erlaubt, simulierten die Forschenden eine große Anzahl möglicher Wolkenkombinationen, die mit aktuellen Satellitenmessungen im Einklang stehen. Die für diese rund 500 Konfigurationen berechnete Klimasensitivität bei gleichbleibender Albedo betrug 2,2°C für eine Verdopplung des Kohlendioxid-Gehalts. Sie lag damit knapp unter dem theoretischen Wert für eine komplett wolkenfreie Atmosphäre in Abwesenheit von Veränderungen an der Oberfläche. Drehten die Forschenden den Temperaturregler in ihrem Modell hoch, so verharrten tiefe Wolken am gleichen Drucklevel und erwärmten sich. Mittlere und hohe Wolken wichen in größere Höhen aus und behielten ihre Temperatur weitgehend bei. Die gleichbleibende Temperatur der Wolken würde zwar zu einer stärkeren Erwärmung am Boden führen, gleichzeitig dämpfen die hohen Wolken aber den Treibhauseffekt von Kohlendioxid. Diese beiden Effekte heben sich im Ergebnis auf, sodass sich die Klimasensitivität insgesamt kaum verändert.
Wichtige Referenzgröße
„Uns war wichtig, eine auf unserem theoretischen Verständnis basierende Grundlinie zu etablieren: Eine Klimasensitivität von 2,2°C können wir einordnen. Wenn unsere komplexeren Klimamodelle andere Werte liefern, können wir diese an dem Grundwert messen und weiterforschen, woher mögliche Abweichungen kommen“, erklärt Kluft. Berücksichtigt man beispielsweise den durch die Erwärmung bedingten Rückzug von Schnee und Eis, so steigt die erwartete Klimasensitivität auf den häufig zitierten Wert um 3°C. Die Forschenden haben also eine wichtige Referenzgröße etabliert, welche die Grundlage für weitere Studien bilden kann. Dazu gehört auch die Untersuchung einer sich möglicherweise verändernden Albedo mithilfe der neuen Generation von Erdsystemmodellen, die am Institut entwickelt werden.
Dr. Lukas Kluft, Max-Planck-Institut für Meteorologie, lukas.kluft@mpimet.mpg.de
Kluft, L., Stevens, B., Brath, M., and Buehler, S.A. A conceptual framework for understanding longwave cloud effects on climate sensitivity. Atmospheric Chemistry and Physics, 25, 9075–9084, 2025. https://doi.org/10.5194/acp-25-9075-2025
Wolken über dem Atlantik, fotografiert während der ORCESTRA-Kampagne.
Source: Tristan Vostry
Copyright: Tristan Vostry
Criteria of this press release:
Journalists
Geosciences, Oceanology / climate, Physics / astronomy
transregional, national
Research results, Scientific Publications
German
Wolken über dem Atlantik, fotografiert während der ORCESTRA-Kampagne.
Source: Tristan Vostry
Copyright: Tristan Vostry
You can combine search terms with and, or and/or not, e.g. Philo not logy.
You can use brackets to separate combinations from each other, e.g. (Philo not logy) or (Psycho and logy).
Coherent groups of words will be located as complete phrases if you put them into quotation marks, e.g. “Federal Republic of Germany”.
You can also use the advanced search without entering search terms. It will then follow the criteria you have selected (e.g. country or subject area).
If you have not selected any criteria in a given category, the entire category will be searched (e.g. all subject areas or all countries).
