Abkühlung der Stratosphäre: Die besorgniserregende Kehrseite der globalen Erwärmung

NASA

Ein Blick von der Internationalen Raumstation auf die Erdatmosphäre. Über der verdunkelten Erdoberfläche bezeichnet die Farbfolge grob die Schichten der Atmosphäre: In der Troposphäre sind tiefe Orange- und Gelbtöne zu erkennen, und das rosa-weiße Band stellt die Stratosphäre dar.

Die zentralen Thesen

Laut einer von der UCLA geleiteten Studie, die in den Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht wurde, hat der vom Menschen verursachte Klimawandel seit mindestens 1986 zu großen und besorgniserregenden Temperaturrückgängen in der Stratosphäre geführt.

Diese anhaltende Abkühlung der Stratosphäre, berichten die Autoren, sei ein Beweis dafür, dass die Erwärmung der Erdoberfläche und der unteren Atmosphäre kein natürliches Ereignis sei.

Die Studie bestätigt insbesondere die Auswirkungen menschlicher Ursachen auf das Gesamtklima: Die Temperaturänderungen in der Stratosphäre waren 12 bis 15 Mal größer als das, was durch die Natur verursacht werden könnte.

„Dies ist der deutlichste Beweis für einen menschlichen Fingerabdruck im Klimasystem, den ich in 30 Jahren Atmosphärenforschung gesehen habe“, sagte Benjamin Santer, der Hauptautor der Studie und Klimawissenschaftler am UCLA Joint Institute for Regional Earth System Science and Engineering und die Woods Hole Oceanographic Institution.

Die von Forschern der UCLA und mehreren anderen Universitäten und Instituten weltweit durchgeführte Studie ist die erste, die nach vom Menschen verursachten Mustern des Klimawandels in der mittleren und oberen Stratosphäre sucht. Diese atmosphärischen Schichten – etwa 15 bis 31 Meilen (etwa 25 bis 50 km) über der Erdoberfläche – liegen über den Höhen, in denen die meiste Wetteraktivität auftritt. Da Naturphänomene wie El Niño oder La Niña in großer Höhe relativ geringe Auswirkungen haben, lässt sich die Rolle des menschlichen Einflusses leichter isolieren, sagte Santer.

Der vom Menschen verursachte Klimawandel hat bereits seit Ende der 1880er Jahre zu einer Erwärmung der Erdoberfläche um 1,1 Grad Celsius geführt. (Das Pariser Klimaabkommen hat sich zum Ziel gesetzt, die Erwärmung auf nicht mehr als 1,5 Grad Celsius zu begrenzen, um die gefährlichsten Klimafolgen zu vermeiden.)

Frühere Untersuchungen gingen davon aus, dass sich die darüber liegende Stratosphäre abkühlen würde, wenn Kohlendioxid Wärme in der Troposphäre, der untersten Ebene der Atmosphäre, einfängt. Jüngste Verbesserungen bei Satellitendaten und Computermodellsimulationen haben es Forschern ermöglicht, nach diesem vorhergesagten Abkühlungsmuster in der mittleren und oberen Stratosphäre zu suchen und zu sehen, wie es sich auf die Bemühungen auswirkt, menschliche Fingerabdrücke auf das Klima zu identifizieren.

Die neue Forschung zeigt, dass die vom Menschen verursachten Treibhausgase, die eine Erwärmung der Erdoberfläche und der Troposphäre verursachten, von 1986 bis 2022 auch weltweit zu einer mittleren Abkühlung von etwa 1,8 bis 2,2 Grad Celsius in der mittleren und oberen Stratosphäre führten. Im Gegensatz dazu betrugen die durch natürliche Schwankungen verursachten globalen mittleren stratosphärischen Temperaturänderungen im gleichen Zeitraum nicht mehr als etwa 0,15 Grad Celsius.

„Neben menschlichen Einflüssen beeinflussen auch natürliche Veränderungen der Sonne, Vulkanausbrüche und Schwankungen durch Phänomene wie El Niño und La Niña das Erdklima“, sagte Santer. „Jeder menschliche und natürliche Faktor hinterlässt einen identifizierbaren Fingerabdruck in der Atmosphäre.

„Wir haben untersucht, ob natürliche Faktoren das charakteristische beobachtete Muster der Erwärmung der Troposphäre und der Abkühlung der Stratosphäre plausibel erklären können. Das können sie nicht.“

Santer sagte, die Ergebnisse seien eine direkte Widerlegung der Desinformationsbemühungen, die den Klimawandel natürlichen Faktoren zugeschrieben hätten.

„Hunderte Forscher weltweit haben gezeigt, dass Klimaveränderungen an Land, im Ozean und in der Atmosphäre nicht mit natürlichen Schwankungen vereinbar sind“, sagte er.

Als Santer mit der Arbeit am „vertikalen Fingerabdruck“ begann – dem Versuch, den Einfluss des Menschen auf die Atmosphärentemperatur zu erkennen –, konnten Satellitendaten und Computersimulationen die Temperaturen in mehr als etwa 25 km Höhe, also nur teilweise in der Stratosphäre, noch nicht zuverlässig messen .

In der unteren Stratosphäre, zu der auch die Ozonschicht gehört, kam es aufgrund der vom Menschen verursachten Schädigung der Ozonschicht und ihrer späteren Erholung zu Temperaturschwankungen. Ozonveränderungen machten es schwierig, die Auswirkungen von Kohlendioxid allein zu entschlüsseln.

Die Messung der mittleren und oberen Stratosphäre mache den menschlichen Einfluss fünfmal deutlicher, als wenn vertikale Fingerabdrücke in der unteren Stratosphäre Halt machen würden, sagte Santer. Dieser Befund bestätigt die Vorhersagen in einer bahnbrechenden Arbeit des Nobelpreisträgers Syukuro Manabe und des Meteorologen Richard Wetherald aus dem Jahr 1967, wonach die stärksten Anzeichen für einen vom Menschen verursachten Anstieg des Kohlendioxids in der mittleren und oberen Stratosphäre messbar wären.

„Diese Arbeit ist intellektuell erfreulich, da ich diesen Teil der Atmosphäre schon seit 30 Jahren erforschen wollte“, sagte Santer. „Aber der Mensch verändert die thermische Struktur der Erdatmosphäre grundlegend, und es bereitet keine Freude, das zu erkennen.“

Die anderen Autoren der Studie stammen von der Colorado State University, dem Lawrence Livermore National Laboratory, dem MIT, der Nanjing University of Information Science and Technology, dem NOAA/NESDIS Center for Satellite Applications and Research, dem in Santa Rosa, Kalifornien, ansässigen Remote Sensing Systems und der University of East Anglia und University of Washington.

Alison Hewitt 310-206-5461 [email protected]