Wolkenrückkopplung und variable Klimasensitivität

Kurzfassung

Das Erreichen der Klimaschutzziele, die im Klimaprotokoll von Kyoto getroffen wurden, verlangt eine Reduktion anthropogener Treibhausgasemissionen. Die Basis für die in diesem Zusammenhang getroffenen politischen Entscheidungen bilden Maßzahlen, die eine Quantifizierung der Klimawirksamkeit verschiedener Emissionen ermöglichen. Der Maßzahl des Strahlungsantriebes kommt dabei derzeit eine besonders große Rolle zu. Dieser soll eine einfache Berechnung der Bodentemperaturänderung ermöglichen, die aus einer Emission resultiert. Als Proportionalitätskonstante zwischen diesen beiden Größen wurde der Klimasensitivitätsparameter λ eingeführt. Mehrere Studien haben jedoch bereits gezeigt, dass λ keineswegs konstant ist, sondern sehr von der Art und dem Ort der Emission abhängig. Es zeigt sich zum Beispiel, dass die Emissionen aus dem Luftverkehr klimawirksamer sind, als es die alleinige Betrachtung des Strahlungsantriebes vermuten lässt. Als Ursache dafür wurde bereits das Maß an nichtlinearer Rückkopplungen ausgemacht, das durch diese Emissionen verursacht wird. Diese Rückkopplungen können mithilfe des sekundären Strahlungsantriebs quantifziert werden. Dadurch ist es möglich, sie in die Berechnung von λ einzubeziehen. Danach weisen die λ-Werte erheblich geringere Unterschiede auf, ein Teil der variablen Klimasensitivität konnte damit also erklärt werden. Diese Arbeit untersucht, ob sich auch Wolkenrückkopplungen in ähnlicher Weise nichtlinear aufgrund von verschiedenen Störungen ändern, also ein Grund für die verbleibende Variabilität der Klimasensitivität ist. Es ist allerdings nicht möglich Wolken aus dem Klimamodell zu eliminieren, wie das bei den oben genannten Rückkopplungen möglich war, da Wolken einen fundamentalen Bestandteil des Modells bilden. Deshalb bedient man sich der Hilfsgröße des Wolkenstrahlungsantriebs (CRF). Dieser wurde in dieser Arbeit für verschiedene Störungen analysiert. Außerdem wurdeb die Wolkenparameter Wolkenbedeckungsgrad, optische Dicke und effektive Emissivität auf deren Einfluss hinsichtlich des CRF untersucht. Dabei stellt sich heraus, dass Wolken in sehr komplexer Art und Weise auf Störungen des Klimasystems reagieren. Als treibende Kraft für die Änderung der Wolkenstrukturen und -eigenschaften konnte die Bodentemperaturänderung ausgemacht werden. Daher kann man im Allgemeinen die Wolkenrückkopplung nicht als sekundären Wolkenstrahlungsantrieb betrachten. Bei einzelnen Phänomenen hingegen, ist das durchaus in Betracht zu ziehen. Im Rahmen dieser Arbeit war es allerdings nicht möglich, dies näher zu quantifizieren. Im Gegensatz zu oben genannten Rückkopplungen ist es schwierig, die auftretenden Änderungen jeweils ausschließlich einer einzigen Ursache zuzuschreiben. Es hat sich außerdem herausgestellt, dass das CRF nicht nur durch Änderungen der Wolkenparameter beeinflusst wird, sondern auch von Veränderungen der Bodenalbedo. Somit hat sich die Hoffnung leider nur bedingt erfüllt, dass man mithilfe des Wolkenstrahlungsantriebs die Variabilität der Klimasensitivität verringern kann.