Der Anteil der Sonnenstrahlung, den die irdischen Schnee- und Eisflächen wieder zurück ins All werfen, ist in den letzten 30 Jahren deutlich gesunken. Doch diese Entwicklung wird in den gängigen Klimamodellen stark unterschätzt. Das enthüllt eine jetzt in „Nature Geoscience“ veröffentlichte Studie. Demnach ist der Schwund des Abkühlungseffekts auf der Nordhalbkugel doppelt so hoch wie in den meisten Modellen beschrieben.
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Als Cryosphäre wird der Bereich der Erdoberfläche bezeichnet, auf dem Wasser in seiner gefrorenen Form vorkommt – sei es als Schnee, Meereis, Gletscher oder Permafrost. Die meisten dieser Eisflächen sind hochreflektiv, sie werfen das Sonnenlicht nahezu vollständig wieder zurück in den Weltraum und wirken damit kühlend auf das irdische Klima. Doch mit steigender Erwärmung der Atmosphäre schmelzen auch immer mehr Eisflächen und als Folge sinkt die Albedo, die Reflektivität.
Eisflächen als Klima-Kühlung
„Anstatt reflektiert zu werden, wird die Energie der Sonne durch die Erde absorbiert und dies verstärkt die Erwärmung”, erklärt Karen Shell, Atmosphärenforscherin an der Oregon State Universität. Gemeinsam mit Mark Flanner von der Universität von Michigan und weiteren Kollegen hat sie nun erstmals genauer untersucht, wie stark der Eisverlust sich auf den Kühlungseffekt der Cryosphäre auswirkt und wie gut dies bisher in Klimamodellen berücksichtigt worden ist.
Für ihre Studie analysierten die Forscher Messdaten zur Schnee- und Eisbedeckung auf der Nordhalbkugel der Erde zwischen 1979 und 2008, aber auch Messungen der Reflektivität. Diese Werte verglichen sie anschließend mit den in 18 gängigen Klimamodellen berücksichtigten Werten. Die Analyse ergab, dass der mittlere Strahlungsantrieb – die Energiemenge, die vom Eis in den Weltraum reflektiert wird – zwischen 4,6 und 2,2 Watt pro Quadratmeter liegt. Tendenz deutlich sinkend.
Abkühlungseffekt hat deutlich abgenommen
Während der letzten 30 Jahre sank der Kühlungseffekt der Cryosphäre um 0,45 Watt pro Quadratmeter, vermutlich zu gleichen Teilen verursacht durch das Schwinden von Schnee und das Schmelzen von Meereis. „Die Cryosphäre kühlt die Erde nicht mehr so stark wie noch vor 30 Jahren”, so Shell. „Einiges dieser Abnahme könnte auf natürliche Variabilität zurückzuführen sein. 30 Jahre ist keine ausreichende Zeitperiode, um dies komplett auf den Treibhauseffekt oder anthropogenen Einfluss zurückzuführen. Aber der Verlust der Kühlung ist signifikant.“ Die durch die Eisschmelze zusätzlich von der Erde absorbierte Wärme entspricht fast 30 Prozent der durch menschliche Einflüsse hinzukommenden Erwärmung.
Selbst IPCC-Modelle unterschätzen Effekt
Interessant ist, dass die Klimamodelle diese Abnahme des Kühlungseffekts und die damit verbundene zusätzliche Erwärmung der Erde nur unzureichend erfasst haben: „Wissenschaftler wissen seit einiger Zeit, dass es diesen Verstärkungseffekt gibt“, erklärt Shell. „Aber fast alle Klimamodelle, die wir untersucht haben, unterschätzen diese Auswirkungen – obwohl sie eine relativ große Bandbreite an Szenarien enthalten.“ Selbst von den Klimamodellen, die 2007 für den Weltklimabericht des IPCC genutzt wurden, zeigt keines eine Abnahme dieser Größenordnung.
„Diese Diskrepanz zu unseren Daten deutet darauf hin, dass entweder andere Oberflächenprozesse die Wirkung der Albedo in den Modellen senken, oder aber dass die Cryosphäre sensibler auf die Erwärmung reagiert und diese stärker antreibt, als in den Modellen erfasst“, so die Forscher in ihrem Artikel.
Doch dies wird sich in Kürze ändern: „Obwohl die aktuellen Modelle die Veränderungen in der Nordhemisphäre unterschätzen, werden noch in diesem Jahr neue Modelle veröffentlicht, die bessere Repräsentationen von Schnee und Eis beinhalten“, so Shell. „Diese Studie wird dazu beitragen, die neue Generation der Modelle zu verbessern und die Rate der Albedoabnahme in Zukunft besser zu erfassen.“ (Nature Geoscience, 2011; DOI: 10.1038/ngeo1062)
(Oregon State University, 20.01.2011 – NPO)
