Die Wolken haben einen wesentlichen Einfluss auf das Klima der Erde, insbesondere in Bezug auf die Erwärmung durch den Anstieg des Kohlendioxidgehalts in der Atmosphäre. Dabei spielen verschiedene Eigenschaften der Wolken, wie deren Ausdehnung, Helligkeit und vor allem die Höhe, eine entscheidende Rolle. Jüngste Forschungen, die unter der Leitung von Dr. Lukas Kluft am Max-Planck-Institut für Meteorologie durchgeführt wurden, haben jedoch gezeigt, dass Veränderungen in der Höhe der Wolken nur einen geringen Einfluss auf die Klimasensitivität haben.
Die Klimasensitivität beschreibt, wie stark sich die Erdoberfläche bei einer Verdopplung des Kohlendioxidgehalts erhitzt. Wolken interagieren auf unterschiedliche Weise mit der Sonnenstrahlung und der von der Erde abgestrahlten Wärmestrahlung. Tiefe Wolken reflektieren das Sonnenlicht und tragen somit zur Abkühlung der Erde bei, was als Albedo bezeichnet wird. Im Gegensatz dazu verhindern hohe Wolken, dass Wärme in den Weltraum entweicht, was einen wärmenden Effekt hat. Derzeit überwiegt die kühlende Wirkung der Wolken, was bedeutet, dass sie das Klima stabilisieren.
Angesichts des Klimawandels könnte sich die Höhe und die Struktur der Wolken verändern, was potenziell Auswirkungen auf die Albedo der Wolken und somit auf deren kühlende Wirkung haben könnte. Die Forscher beobachteten, dass bei steigenden Temperaturen die tiefen Wolken in ihrer Höhe stabil bleiben, während die mittleren und hohen Wolken in größere Höhen aufsteigen. Die Temperatur dieser Wolken bleibt jedoch weitgehend konstant. Dieses Verhalten könnte zu einer intensiveren Erwärmung der Erdoberfläche führen, während gleichzeitig die hohen Wolken den Treibhauseffekt von Kohlendioxid dämpfen. Diese beiden gegensätzlichen Effekte scheinen sich in der Gesamtheit gegenseitig aufzuheben, was dazu führt, dass die Klimasensitivität insgesamt unverändert bleibt.
Um diese Phänomene zu untersuchen, verwendeten die Wissenschaftler ein einfaches, idealisiertes Modell, das die Atmosphäre als Luftsäule mit einem typischen Temperatur- und Druckprofil darstellt. In diesem Modell wurden drei verschiedene Wolkenschichten betrachtet: tiefe, mittlere und hohe Wolken. Die Forscher stellten sicher, dass die Albedo der Wolken bei steigenden globalen Temperaturen konstant bleibt, während sie sich in ihrer Höhe verändern durften. Diese methodische Herangehensweise ermöglichte es den Forschern, die Auswirkungen der veränderten Wolkenhöhe isoliert zu betrachten.
Die Ergebnisse der Simulationen zeigten, dass die berechnete Klimasensitivität bei konstant bleibender Albedo 2,2 °C für eine Verdopplung des Kohlendioxid-Gehalts betrug. Dieser Wert liegt knapp unter dem theoretischen Wert für eine Atmosphäre ohne Wolken und ohne Veränderungen an der Erdoberfläche. Diese Erkenntnis stellt eine wichtige Referenz dar, die es ermöglicht, komplexere Klimamodelle besser zu verstehen und deren Ergebnisse zu validieren.
Ein weiterer Aspekt, den die Forscher untersuchten, betrifft die Auswirkungen des Rückzugs von Schnee und Eis infolge der globalen Erwärmung. Berücksichtigt man diese Veränderungen, könnte die erwartete Klimasensitivität auf den häufig zitierten Wert von etwa 3 °C steigen. Diese Erkenntnisse tragen dazu bei, ein umfassenderes Bild der klimatischen Veränderungen zu zeichnen und bieten eine wertvolle Grundlage für zukünftige Forschungen im Bereich der Klimawissenschaft.
Insgesamt verdeutlicht die Studie, dass Veränderungen in der Höhe der Wolken zwar stattfinden, aber nur begrenzte Auswirkungen auf die Klimasensitivität haben. Diese Erkenntnisse sind entscheidend für das Verständnis der zukünftigen Klimamodelle und deren Vorhersagen und tragen dazu bei, die Komplexität der Wechselwirkungen zwischen Wolken und Klima besser zu erfassen. Die Forscher planen, ihre Untersuchungen weiterzuführen und auch die möglicherweise veränderte Albedo der Wolken zu betrachten, um die Auswirkungen des Klimawandels noch detaillierter zu analysieren.
