Aufhellung von Meereswolken im Ostpazifik könnte El Niño stark abschwächen

Studie: Regionale MCB könnte ENSO weitgehend zum Erliegen bringen

Eine neue Modellstudie der University of California, Santa Barbara, kommt zu dem Ergebnis, dass eine viel diskutierte Methode des solaren Geoengineerings – die Aufhellung von Meereswolken (Marine Cloud Brightening, MCB) – den El-Niño-Südlichen-Oszillationszyklus (ENSO) massiv abschwächen könnte, wenn sie im subtropischen Ostpazifik eingesetzt würde. Eine konkurrierende Methode, die stratosphärische Aerosolinjektion (SAI), lässt den Zyklus hingegen weitgehend unberührt. Die in der Fachzeitschrift Earth’s Future veröffentlichte und von ScienceDaily zusammengefasste Studie wird von ihren Autorinnen und Autoren als Warnung verstanden, regionale Klimaeingriffe nicht vorschnell umzusetzen, bevor ihre Nebenwirkungen verstanden sind.

„Wir müssen vorsichtig sein, Geoengineering-Vorschläge umzusetzen, bevor wir vollständig verstehen, was passieren wird“, sagte Erstautor Chen Xing, Doktorand an der Bren School of Environmental Science & Management der UCSB, gegenüber ScienceDaily. Co-Autorinnen waren seine Kommilitonin Cali Pfleger und ihre Betreuerin, Associate Professor Samantha Stevenson.

Warum ENSO für Wetter und Ernährungssysteme wichtig ist

Die Forschungsgruppe wollte ursprünglich untersuchen, wie sich Geoengineering auf marine Ökosysteme auswirkt, verlagerte den Fokus jedoch rasch auf ENSO – einen tropischen Klimazyklus im Pazifik, der sich alle zwei bis sieben Jahre wiederholt und warmes Ozeanwasser im Becken umverteilt. In den El-Niño-Phasen drängt wärmeres Wasser an die Westküsten Amerikas und sorgt in Kalifornien häufig für feuchtere Winter. In den La-Niña-Phasen bleibt das wärmere Wasser weiter westlich, und die Monsunniederschläge über Teilen Süd- und Südostasiens fallen tendenziell stärker aus.

ENSO-Schwankungen beeinflussen Niederschlag, Landwirtschaft und Sturmverhalten weit über den Pazifischen Randraum hinaus. Jede Technologie, die diesen Zyklus substanziell abschwächt, hätte daher weltweit Folgen für Wassermanagement, Ernteerträge und Katastrophenplanung, argumentieren die Autorinnen und Autoren.

Wie sich die beiden Kühlungsstrategien unterscheiden

Sowohl MCB als auch SAI sollen die Erde kühlen, indem sie mehr Sonnenlicht zurück in den Weltraum reflektieren, und beide funktionieren über das Versprühen von Partikeln in die Atmosphäre – doch damit enden die Gemeinsamkeiten weitgehend. Bei MCB werden in weniger als zwei Kilometern Höhe über der Meeresoberfläche Salzpartikel versprüht. Diese wirken als Kondensationskeime, sodass sich kleinere und zahlreichere Wolkentröpfchen bilden, die die Wolken heller und reflektierender machen. Da der Effekt auf den Ort des Ausbringens begrenzt ist, wird MCB häufig für den Einsatz über den Osthängen der Ozeanbecken vorgeschlagen, wo das Kühlungspotenzial am größten wäre.

SAI hingegen bringt Sulfatpartikel in die Stratosphäre ein, wo sie sich global ausbreiten und für eine gleichmäßigere Verdunkelung sorgen. Laut ScienceDays Zusammenfassung der Studie erwies sich genau dieser Höhen- und Verteilungsunterschied als entscheidend für ENSO.

Ein Rückgang der ENSO-Amplitude um 61 Prozent

Den Simulationen zufolge würde der gezielte Einsatz von MCB über dem subtropischen Ostpazifik „die ENSO-Amplitude drastisch um etwa 61 Prozent reduzieren“. „Es ist schwer, ENSO so schnell so stark zu verändern“, sagte Stevenson.

Der von den Autorinnen und Autoren beschriebene Wirkmechanismus verläuft über das lokale Wettergeschehen. Hellere Wolken kühlen die Meeresoberfläche unter ihnen ab und verringern gleichzeitig den Niederschlag, da die kleineren Tröpfchen seltener zu Regentropfen zusammenfließen. Kühlere, trockenere Luft breitet sich dann in den zentralen Pazifik aus, die Verdunstung sinkt, die atmosphärische Zirkulation schwächt sich ab und die äquatorialen Winde verstärken sich. Diese stärkeren Winde verstärken den Auftrieb von kälterem Tiefenwasser, was die Oberfläche weiter abkühlt und die warm-kalten Schwankungen dämpft, die ENSO ausmachen.

„Wir dachten, die Vorschläge könnten Auswirkungen haben, aber wir haben nicht erwartet, dass zwei Drittel der ENSO-Varianz verschwinden“, sagte Xing. Sein klares Fazit: „Setzen Sie MCB nicht über dem Ostpazifik ein, weil das durch das Verschwinden von ENSO extrem starke Kettenreaktionen auslösen könnte.“

Warum stratosphärische Aerosole ENSO kaum veränderten

In denselben Modellexperimenten führte die stratosphärische Aerosolinjektion zu nahezu keiner messbaren Veränderung von ENSO. Die Forschungsgruppe führt diesen Unterschied auf die Geografie der Abkühlung zurück. MCB konzentriert seine Partikelwolke nahe der Oberfläche in einer einzelnen Region und verändert dort das lokale Gleichgewicht von Wärme, Feuchtigkeit und Wind schlagartig. Die Sulfataerosole von SAI verteilen sich hingegen breit, bevor sie absinken, und erzeugen eine gleichmäßigere Abkühlung, die die atmosphärische Zirkulation im tropischen Pazifik nicht in derselben Weise stört.

Die Autorinnen und Autoren betonen, dass dieses Ergebnis keine Empfehlung für SAI darstellt. Stevenson unterstrich, die Studie sei nicht als pauschale Ablehnung der Aufhellung von Meereswolken zu lesen: „Wir sagen nicht, dass jede MCB-Anwendung ENSO abtöten wird. Wir sagen nur, dass genau das passiert, wenn man es in dieser bestimmten Region tut.“

Größerer Kontext: Rekordhitze verstärkt den Handlungsdruck

Die Studie erscheint vor dem Hintergrund sich verschärfender Extremwetterereignisse, die den politischen Druck für Klimaeingriffe erhöhen. Einer Reihe von Berichten des Guardian-Formats für extremes Wetter zufolge verzeichnete Frankreich während seiner heißesten Woche in einer Rekord-Hitzewelle im Juni rund 2.025 zusätzliche Todesfälle; die Gesundheitsbehörden warnten, die Zahl könne noch steigen. Vorläufige Messungen im Vereinigten Königreich erreichten 37,7 °C, in Deutschland wurde mit 41,7 °C ein Allzeitrekord gemessen. CNN berichtete, die Great American State Fair in Washington, D.C. habe Aktivitäten verschieben müssen, da die Temperaturen in den dreistelligen Bereich (100 °F/38 °C oder mehr) kletterten – Teil einer mehrtägigen Hitzewelle, die das Stromnetz der US-Ostküste vor dem Unabhängigkeitstag belastete.

Darüber hinaus berichtete The Guardian von mindestens 59 Toten bei Überschwemmungen in der Côte d’Ivoire sowie von Sturzfluten in Kentucky, die vier Menschenleben forderten. Zugleich legen – ebenfalls vom Guardian zitierte – Untersuchungen nahe, dass eine an australischen Vorbildern orientierte Staudamm-Bewirtschaftung die Spitzenpegel bei der Flutkatastrophe von Lismore in New South Wales im Jahr 2022 hätte verringern können. Keines dieser Ereignisse steht in direktem Zusammenhang mit der Modellstudie der UCSB, doch Forschende argumentieren seit Langem, dass die zunehmenden Klimaauswirkungen den politischen Druck erhöhen, Geoengineering trotz seiner Risiken in Betracht zu ziehen.

Grenzen der Ergebnisse und worauf zu achten ist

Das Ergebnis ist mit mehreren Einschränkungen verbunden. Der Wert von 61 Prozent stammt aus der Reaktion eines einzigen Klimamodells auf ein bestimmtes MCB-Einsatzszenario über dem subtropischen Ostpazifik, und die Studie wurde noch nicht den breiteren Modellvergleichen unterzogen, die das Forschungsfeld üblicherweise benötigt, bevor politische Schlussfolgerungen gezogen werden. Unabhängige Replikationen und Vergleiche mit anderen großen Modellen – auch jenen des Geoengineering Model Intercomparison Project – sind nötig, um zu prüfen, ob der Zusammenbruch von ENSO ein robustes Merkmal des Klimasystems oder ein Artefakt der Sensitivität eines einzelnen Modells ist.

Leserinnen und Leser sollten zudem beachten, dass die Studie weder physische Nebenwirkungen noch Governance-Probleme oder Terminierungsrisiken der beiden Techniken modelliert. Zum Zeitpunkt der Veröffentlichung wurde sie über ScienceDaily hinaus noch nicht unabhängig von anderen Medien aufgegriffen. Die Position der Autorinnen und Autoren ist vorerst eng, aber deutlich: kein Moratorium für solares Geoengineering insgesamt, aber eine klare Warnung, dass regionale MCB-Vorschläge im Ostpazifik unbeabsichtigte Folgen für einen Klimazyklus auslösen könnten, von dem Milliarden Menschen abhängen.