Stratocumuluswolken sind vielleicht nicht die auffälligsten Züge im Internationalen Wolkenatlas, aber sie sind die Arbeitspferde der Atmosphäre. Die niedrigen, flachen Wolkendecks - auch als Meeresschichten bezeichnet - bedecken über 20 Prozent der subtropischen Ozeane und reflektieren etwa 30 Prozent des Sonnenlichts, wodurch der Planet viel kühler bleibt als sonst. Ein neues Klimamodell legt jedoch nahe, dass steigende Kohlendioxidkonzentrationen in der Atmosphäre die Bildung von Stratocumulus stören und zu einem dramatischen Anstieg der Erdoberflächentemperatur von bis zu 14 Grad Fahrenheit führen könnten.
Joel Achenbach von der Washington Post berichtet, dass Wolken ein wichtiger, aber frustrierender Teil der Klimamodellierung sind. Je nach Standort, Art und Menge können sie die Wärme entweder einfangen oder zur Reflexion beitragen. Eine genaue Modellierung des Wolkenverhaltens erfordert jedoch viel Rechenleistung, und die Luftströme, die Wolken stützen, sind zu klein, um sie in globale Klimamodelle einfließen zu lassen.
Aus diesem Grund beschlossen die Forscher, die Dinge zu vereinfachen und einen fünf mal fünf Kilometer großen Wolkenabschnitt über dem subtropischen Ozean Kaliforniens auf einem Supercomputer zu modellieren. Als sie die CO2-Konzentration in ihren Modellen erhöhten, sahen sie einen überraschenden Effekt. Bei Gehalten von mehr als 1.200 ppm Kohlendioxid waren die Stratocumuluswolken nicht mehr in der Lage, ihre großen, flachen, reflektierenden Schichten zu bilden, sondern zerfielen in aufgedunsene Wolken. Emiliano Rodriguez Mega von Nature berichtet, dass Stratocumuluswolken zur Erhaltung ihrer Form kontinuierlich Wärme in die obere Atmosphäre abgeben müssen. Wenn die Lufttemperatur zu warm wird, können sie dies nicht mehr und brechen auseinander. Das Papier erscheint in der Zeitschrift Nature Geosciences .
Gegenwärtig liegt der globale CO2-Gehalt bei 410 ppm, gegenüber 280 ppm vor Beginn der industriellen Revolution. 1.200 ppm zu überschreiten klingt zwar unwahrscheinlich, doch in etwa einem Jahrhundert ist die Atmosphäre auf dem aktuellen Stand der Kohlenstoffverschmutzung der Menschheit. "Ich denke und hoffe, dass der technologische Wandel die Kohlenstoffemissionen verlangsamt, damit wir nicht so hohe CO2-Konzentrationen erreichen", heißt es in einer Pressemitteilung von Leitautor Tapio Schneider vom Jet Propulsion Laboratory bei Caltech. "Unsere Ergebnisse zeigen jedoch, dass es gefährliche Schwellenwerte für den Klimawandel gibt, die wir bisher nicht kannten."
Laut Schneider ist der Schwellenwert von 1.200 ppm für das Aufbrechen der Wolke nur eine grobe Schätzung. Und weil so viele Elemente des Klimamodells im neuen Modell vereinfacht wurden, sagt Matthew Huber, ein Paläoklimatologe an der Purdue University, dass es bei Mega at Nature schwer zu sagen ist, wie genau das neue Wolkenmodell sein könnte.
Die Ergebnisse sind jedoch kein Paradebeispiel für wolkenlosen Himmel. „Es sind keine Dummköpfe“, sagt Andrew Ackerman, ein Cloud-Forscher am Goddard Institute for Space Studies der NASA, der nicht an der Studie beteiligt war, gegenüber Mega. "Der zugrunde liegende Mechanismus ist absolut plausibel."
Wenn das Modell zutrifft, könnte es eine seltsame Periode in der Vergangenheit der Erde erklären, die vor etwa 55 Millionen Jahren als paläozänes eozänes thermisches Maximum bekannt war. Während dieser Zeit erwärmte sich die Welt so sehr, dass die Arktis schmolz und sogar die Heimat von Krokodilen war. Aktuelle Klimamodelle gehen davon aus, dass für ein derart dramatisches Ereignis ein Kohlendioxidgehalt von 4.000 ppm erreicht werden müsste, was etwa dem Doppelten der CO2-Werte entspricht, die Forscher in der geologischen Aufzeichnung gefunden haben. Wenn jedoch steigendes CO2 zum Verlust von Stratocumuluswolken führt, könnte dies den ungewöhnlichen Hitzestoß erklären. Das Auf und Ab von Wolken könnte auch dazu beitragen, andere ungewöhnliche Wärmespitzen in der Klimageschichte der Erde zu erklären.
„Schneider und Mitautoren haben die Schachtel mit den möglichen Klimaüberraschungen der Pandora aufgerissen“, sagt Huber gegenüber Natalie Wolchover vom Quanta Magazine . „Plötzlich ist diese enorme Sensibilität, die aus vergangenen Klimazonen hervorgeht, nicht mehr nur Vergangenheit. Es wird eine Vision der Zukunft. “
