Caltech-Google-Studie: Tiefe Wolken beschleunigen Erderwärmung

Forscher des California Institute of Technology und von Google Alphabet Inc. ↗ 0.78% haben Ergebnisse veröffentlicht, die zeigen, dass sich tiefe Wolken über dem tropischen Pazifik als Reaktion auf steigende Kohlendioxidkonzentrationen und wärmere Meeresoberflächentemperaturen ausdünnen. Dies erzeugt eine Rückkopplungsschleife, die die globale Erwärmung über das Maß hinaus verstärkt, das viele Klimamodelle derzeit projizieren.

Ein massiver Simulationsaufwand

Die am Donnerstag in Science Advances veröffentlichte Studie stützte sich auf 7 083 hochauflösende Simulationen tiefer Wolken im tropischen Pazifik, um die Auswirkungen der Meereserwärmung von der direkten strahlungsbedingten Wirkung von CO2 auf das Wolkenverhalten zu trennen. Die Forscher stellten eine "starke, nichtlineare Wolkenreaktion fest, wenn die Erwärmung der Oberfläche mit hohen CO2-Konzentrationen kombiniert wird", was bedeutet, dass sich der Ausdünnungseffekt mit steigenden Emissionen beschleunigt, anstatt in einem stetigen Tempo zuzunehmen.science+1

Die Arbeit wurde von Zhaoyi Shen geleitet, einem Postdoktoranden der Climate Dynamics Group des Caltech, der Grenzschichtwolken und deren Rückkopplungen bei Klimaveränderungen untersucht. Der umfangreiche Datensatz wurde in Zusammenarbeit mit Google entwickelt, wobei Hochleistungsrechner genutzt wurden, um Simulationen mit einer Auflösung durchzuführen, die fein genug ist, um Turbulenzen und Konvektion innerhalb der Wolkenschichten zu erfassen.szy21+2

Auswirkungen auf die Klimasensitivität

"Unsere Ergebnisse zeigen potenziell große und schnelle Anpassungen tiefer Wolken an hohe CO2-Konzentrationen, was darauf hindeutet, dass das Erdklima empfindlicher sein könnte", als Standardprojektionen angeben, hieß es in der Pressemitteilung des Caltech. Die Ergebnisse ergänzen eine wachsende Zahl von Beweisen dafür, dass Wolkenrückkopplungen die Gleichgewichtsklimasensitivität – die bei einer Verdoppelung des atmosphärischen CO2 erwartete Erwärmung – in Richtung des oberen Endes der geschätzten Bereiche verschieben.gps.caltech

Frühere Arbeiten von Tapio Schneider vom Caltech, der die Climate Dynamics Group leitet, zeigten 2019, dass CO2-Konzentrationen von über 1 200 Teilen pro Million (ppm) marine Stratocumulus-Wolken vollständig destabilisieren könnten, was eine abrupte Erwärmung von etwa 8 Grad Celsius auslösen würde. Die neue Studie legt nahe, dass selbst bei niedrigeren CO2-Werten die nichtlineare Reaktion der Wolken bereits zur Verstärkung der Erwärmung beiträgt.caltech

Ein anhaltendes wissenschaftliches Rätsel

Tiefe Wolken gelten seit langem als die größte Unsicherheitsquelle bei den Schätzungen der zukünftigen Erwärmung in Klimamodellen. Eine separate, Ende 2024 in Science veröffentlichte Studie identifizierte eine rekordverdächtig niedrige planetare Albedo – die hauptsächlich durch eine verringerte Bedeckung mit tiefen Wolken in den mittleren Breiten der Nordhalbkugel und in den Tropen verursacht wurde – als einen Hauptfaktor für den Temperaturanstieg des Jahres 2023. Die Forschung von Caltech und Google bietet eine mechanistische Erklärung dafür, warum diese Wolken schneller verschwinden, als viele Modelle vorhersagen, und weist auf die direkte Wirkung von CO2 auf die Wolkendynamik als einen bisher unterschätzten Treiber hin.science