Klimamodelle: Unsicherheitsfaktor Wolken

Ein Beispiel zur Verdeutlichung: Tagsüber schirmen Wolken die Sonnenstrahlung ab - es ist auf der Erde kühler als bei wolkenlosem Himmel. In der Nacht ist es genau umgekehrt. Wolken verringern die von der Erde ins Weltall abgegebene langwellige Strahlung und wirken dadurch erwärmend. Für zukünftige Klimaszenarien ist es deshalb entscheidend, ob bei einer allgemeinen Erwärmung die Wolken am Tag oder während der Nacht zunehmen. Das gleiche Phänomen könnte je nach Tageszeit die Erwärmung abschwächen oder verstärken.

Tiefliegende Wolken im Vergleich zu hohen Wolken

Ähnliche Unterschiede bezüglich ihrer Strahlungswirkung gibt es zwischen hohen und tiefliegenden Wolken (siehe Abbildung). Hohe Wolken, auch Zirren oder Schleierwolken genannt, verstärken die Erwärmung der Erde.

Sie lassen das ankommende Sonnenlicht relativ ungehindert passieren, aber halten einen Grossteil der Wärme, die die Erde abstrahlt, in der Erdatmosphäre zurück - ähnlich wie die Treibhausgase.

Im Gegensatz dazu reflektieren tiefliegende Schichtwolken (Stratus) viel mehr direkte Sonneneinstrahlung zurück ins Weltall, wir erkennen es am dunklen Himmel. Gleichzeitg senden sie ähnlich viel langwellige Wärmestrahlung in den Weltraum, wie auch ohne Wolken abgestrahlt würde, so dass ihr langwelliger Effekt vernachlässigbar ist und ihr kühlender Effekt überwiegt.

Wie aber wird sich die Bewölkung im wärmeren Klima entwickeln? Je nachdem, welche Wolkentypen zu- oder abnehmen, könnte dies zu einer Verstärkung der Erwärmung oder zu ihrer Abschwächung führen.

Wolken in Klimamodellen

Die Wolkenbildung muss in Klimamodellen stark vereinfacht werden, da viele Wolken kleiner sind als ein Feld im Modellraster. Zudem bewegen sich die Prozesse innerhalb einer Wolke im Mikro- bis Millimeterbereich. Wolken und Niederschlagsbildung müssen deshalb vereinfacht mit Hilfe von anderen bekannten Grössen dargestellt werden, was zu Unsicherheiten führt. Die unterschiedliche Darstellung der Wolken in verschiedenen Klimamodellen erklärt zum Teil die Unterschiede in der prognostizierten Erwärmung. Gerade deshalb ist es wichtig, die Vielfalt der Modelle weiterzuverfolgen - sie zeigen mögliche Entwicklungen für ein gegebenes Klimaszenario. Und trotz aller Unsicherheiten bleibt die Gewissheit, dass die Reduzierung von Treibhausgasen der beste Weg ist, die Klimaerwärmung in den Griff zu bekommen.

(Ulrike Lohmann/ETH-Zukunftsblog)