Erstmals ist es einem internationalen Forscherteam gelungen, globale Karten der Isotopenzusammensetzung von Wasser in der unteren Atmosphäre zu messen. Die Messungen des Europäischen Satelliteninstrumentes Sciamachy korrigieren bisherige Annahmen über den Wasserkreislauf und eröffnen die Möglichkeit, die heutigen Klimamodelle und damit Vorhersagen über Regenmengen und Überschwemmungsgefahren zu verbessern. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift „Science“ veröffentlicht.
Regen macht unseren Planeten bewohnbar. Wasser spielt die zentrale Rolle für das Klima der Erde und ist zugleich das stärkste Treibhausgas. Wie alle Substanzen besteht auch Wasser aus verschiedenen Isotopen, Molekülen mit gleichen chemischen Eigenschaften, aber leicht unterschiedlichem Gewicht. Neben dem „normalen Wasser“ gibt es in sehr geringer Konzentration „schweres Wasser“, zum Beispiel HDO. Wenn Wasser verdampft, etwa aus dem Ozean, und später wieder über Land ausregnet, ändert sich der Anteil des schweren Wassers im Vergleich zum normalen Wasser. Die Iotopenzusammensetzung des Wassers enthält somit Informationen über die Vorgeschichte des Wassers, wie oft und bei welchen Temperaturen es aus dem Ozean verdampfte und später kondensierte, um dann auszuregnen.
Satelliteninstrument misst globale Isotopenzusammensetzung
Ein internationales Forscherteam, zu dem auch die Wissenschaftler Professor Justus Notholt und Thorsten Warneke vom Institut für Umweltphysik der Universität Bremen gehörten, hat nun solche Isotopendaten genutzt, um bisherige Erkenntnisse zum Wasserkreislauf gründlich umzukrempeln. Die Analyse basierte auf Daten des Sciamachy-Instruments auf dem europäischen Umweltsatellit ENVISAT. Mit ihrer Hilfe gelang es nun zum ersten Mal, die globale Verteilung der Isotopenzusammensetzung des Wassers zu bestimmen. Dies sind die ersten Messungen, die die untere Atmosphäre erfassen, in der sich das meiste Wasser befindet.
Abweichungen von bisherigen Modellen
Die Forscher verglichen ihre Messungen in zwei zentralen Gebieten mit Modellrechnungen, in der Sahelzone und in der hohen Arktis um Spitzbergen. In beiden Fällen konnten die Modelle die Messungen nicht reproduzieren, was darauf hinweist, dass der tropische und arktische Wasserkreislauf im Modell bisher nicht vollständig korrekt erfasst wird. Die Satellitenmessungen ermöglichen es nun erstmals, global zu überprüfen, ob die Klimamodelle den Wasserkreislauf korrekt berechnen. Dies kann sowohl die Vorhersage einiger Parameter des Wasserkreislaufes wie Regenmenge oder Überschwemmungen als Folge der Klimaerwärmung verbessern, aber auch dazu verhelfen, das Klima der Vergangenheit korrekter zu rekonstruieren.
Ein auf der Basis dieser neuen Daten erstellte Karte der globalen Verteilung des relativen Anteils an schwerem Wasserdampf zeigt deutliche Unterschiede in der Verteilung. Hohe Anteile an HDO findet man in den Tropen und Subtropen, wo Wasser aus dem warmen Ozean verdampft und dann durch den Wind in Richtung Pole transportiert wird. Da schweres Wasser zuerst ausregnet, verringert sich der Anteil an schwerem Wasser in Richtung Nordatlantik. Denselben Effekt erkennt man auch beim Abregnen auf den Kontinenten, zum Beispiel in Nordamerika.
(Universität Bremen, 14.09.2009 – NPO)
