COVID-19 Könnte Helfen, Klimarätsel Zu Lösen

Der Rückgang der Umweltverschmutzung durch Pandemie-Stillstände kann bei der Beantwortung langjähriger Fragen zur Beeinflussung des Klimas durch Aerosole hilfreich sein.

Während sich die Welt bemüht, die Ausbreitung von COVID-19 einzudämmen, sind viele wirtschaftliche Aktivitäten zum Stillstand gekommen, was zu einer deutlichen Verringerung der Luftverschmutzung geführt hat. Und wenn der Himmel klar wird, erhalten Forscher eine beispiellose Chance, eine der schwierigsten offenen Fragen der Klimawissenschaft zu beantworten: die Auswirkungen atmosphärischer Aerosole. Was sie lernen, könnte die Vorhersagen über die klimatische Zukunft der Erde verbessern. "Wir hoffen, dass diese Situation - so tragisch sie auch ist - eine positive Seite für unser Gebiet haben kann", sagt der Aerosolforscher Nicolas Bellouin von der University of Reading in England.

Aerosole sind winzige Partikel und Tröpfchen, die von unzähligen Quellen in die Luft abgegeben werden - von der Verbrennung fossiler Brennstoffe über das Versprühen von Düngemitteln bis hin zu natürlichen Phänomenen wie Seespray. Sie verändern die Wolkeneigenschaften und fangen das Sonnenlicht ab, wobei einige die Sonnenstrahlung streuen und andere es absorbieren. All diese Faktoren beeinflussen die globale Temperatur - manchmal auf konkurrierende Weise. Insgesamt wirken sich Aerosole kühlend auf das Klima aus und gleichen einen Teil der durch Treibhausgase verursachten Erwärmung aus. Wie viel sie bisher getan haben oder in Zukunft tun werden, bleibt jedoch unklar. Das Zwischenstaatliche Gremium für Klimawandel hat geschätzt, dass eine Verdoppelung der atmosphärischen Kohlendioxidkonzentrationen die Temperaturen um 1,5 bis 4,5 Grad Celsius erhöhen könnte, wobei das breite Spektrum teilweise mit dem unvollständigen Verständnis der Wissenschaftler über den Einfluss von Aerosolen zusammenhängt. „Die Tatsache, dass der Aerosoleffekt auf das Klima bislang so ungewiss ist, hat uns zurückgehalten“, sagt die Atmosphärenforscherin Trude Storelvmo von der Universität Oslo.

Ein Teil des Problems bei der Analyse der Rolle von Aerosolen bestand darin, dass ihre Quellen nicht einfach ausgeschaltet werden konnten, um zu vergleichen, was mit und ohne sie geschieht. Aber jetzt hat die Reaktion auf die Pandemie dies effektiv getan. Wissenschaftler nutzen jetzt die Gelegenheit, um die Unterschiede zwischen spezifischen Wolkeneigenschaften und Änderungen der lokalen Temperaturen vor und nach dem Absinken der Aerosolemissionen zu erkennen. „Wenn das so weitergeht, kann ich verdammt sicher sagen, dass wir in ein paar Jahren viele wissenschaftliche Arbeiten dazu sehen werden“, sagt der Atmosphärenforscher Bjørn Samset vom Zentrum für internationale Klimaforschung in Norwegen.

Eine Frage, die Samset, Bellouin und andere zu beantworten hoffen, ist, welcher Anteil der Aerosole in der Atmosphäre eher aus menschlichen Aktivitäten als aus natürlichen Quellen stammt. Die Aerosolemissionen variieren stark von Ort zu Ort, und es ist normalerweise schwierig, ihre Herkunft anhand von Satellitenfernmessungen oder Instrumenten mit geringem Boden zu beurteilen. Der derzeitige Rückgang könnte jedoch Aufschluss über die Hintergrundwerte natürlicher Aerosole geben. Der Erdwissenschaftler Drew Shindell von der Duke University möchte die relativen Beiträge verschiedener menschlicher Aktivitäten untersuchen. In China - wo einige Sektoren wie der Verkehr stärker als andere stillgelegt wurden, einschließlich der Stromerzeugung - scheint sich die Mischung der Aerosole in der Luft zu verschieben und könnte darauf hinweisen, welche Aktivitäten welche Aerosole produzieren. "Das ist eine Sache, die ich an der Abschaltung wirklich interessant finde", sagt Shindell.

Aerosole beeinflussen auch die Wolkenbildung, die auftritt, wenn Wassertropfen auf Partikeln kondensieren. Wenn mehr Aerosole vorhanden sind, können sie länger anhaltende, reflektierendere Wolkenprozesse erzeugen, die die Erdtemperatur beeinflussen, aber bekanntermaßen schwer in Computermodelle einzubeziehen sind. Storelvmo und andere Forscher wollen nun Wolkenmuster in relativer Abwesenheit von Aerosolen untersuchen, um auf ihren Einfluss schließen zu können. Der Vergleich dieser Daten mit Simulationen der Atmosphäre vor und nach dem Abschalten „wäre ein sehr guter Test für unsere Modelle, um festzustellen, ob sie das Beobachtete reproduzieren können“, sagt sie. Samset plant auch die Untersuchung von Wolken und hofft, die herausfordernde Frage zu untersuchen, wie Aerosole wo und wie stark es regnet. Für ihn, sagt er, wäre es „der heilige Gral“, eine Antwort zu finden.

Da die Wolken sehr unterschiedlich sind, kann es sein, wie viel Wissenschaftler lernen können, „es sei denn, dies geht so lange weiter - Gott bewahre es“, sagt Shindell. Wenn jedoch weitreichende Maßnahmen zur Bekämpfung von COVID-19 über viele Monate bestehen bleiben, können größere Klimaauswirkungen beobachtet werden. Beispielsweise wird angenommen, dass Aerosole die Stärke und Lage des jährlichen südasiatischen Monsuns beeinflussen, der saisonalen Windverschiebung, die heftige Regenfälle auf den indischen Subkontinent bringt. Hunderte Millionen Menschen sind auf diesen Niederschlag angewiesen, sodass jede Störung im Jahr 2020 tiefgreifende Folgen haben könnte.

Forscher können auch direkte Auswirkungen auf die Temperaturen erkennen. Mithilfe von Computersimulationen haben Samset und andere zuvor festgestellt, dass große hypothetische Abnahmen der regionalen Aerosolemissionen zu einer lokalisierten Erwärmung führen können. Aerosole müssten jedoch während des Abschaltens stark reduziert werden, damit solche Spitzen bei regionalen oder gar globalen Temperaturen beobachtet werden können.

In der Vergangenheit hatten die Wissenschaftler, die einem solchen unbeabsichtigten Experiment über die Auswirkungen von Aerosolen am nächsten gekommen waren, Vulkanausbrüche verursacht, die große Mengen dieser Partikel in die obere Atmosphäre injizieren und weltweit Abkühlung verursachen können. Die Landung von Flügen über die USA nach den Anschlägen vom 11. September deutete ebenfalls darauf hin, wie Wasserdampf in Flugzeugabgasen die Wolkeneigenschaften beeinflussen kann. Nur wenige Atmosphärenforscher waren auf die weitreichenden Aerosolreduktionen vorbereitet, die sich jetzt entfalten. "Niemand hätte davon geträumt", sagt Storelvmo. Dennoch hoffen die Forscher, dass dies Aufschluss darüber geben könnte, wie sich die Erwärmung entwickeln könnte, wenn die Gesellschaft aus den Abschaltungen der Pandemie hervorgeht - und wenn sich die Emissionen von Treibhausgasen und Luftverschmutzung im 21. Jahrhundert entwickeln. Wie Samset es ausdrückt: „Hier geht es darum, das Klimarisiko der Zukunft zu verstehen.“

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