ETH-Klimablog - Klimaforschung - Klimamodelle: Unsicherheitsfaktor Wolken

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Klimamodelle: Unsicherheitsfaktor Wolken

27.05.2010 von

Wolken sind in Klimaprojektionen eine der grössten Unsicherheiten. Dies hat mehrere Gründe. Zum einen gibt es viele verschiedene Wolkenarten, die unterschiedlich mit der Strahlung wechselwirken, zum anderen können Wolken in Klimamodellen nur vereinfacht dargestellt werden.

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.

Stephanie Jess)

Schemabild des Strahlungseffekts verschiedener Wolkentypen (Dank: Stephanie Jess)

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.

Zur Autorin

Ulrike Lohmann ist Professorin für Atmosphärenphysik an der ETH Zürich. Persönliches Zitat und Biografie

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Kommentare (5) >Alle Kommentare aufklappen>Alle Kommentare zuklappen

Die Rolle der Wolken im Klimageschehen und wie sich die Wolken durch menschlichen Einfluss verändern ist – wie dieser Blogbeitrag andeutet – noch höchst ungewiss.
Der Artikel Wolken im Klimawandel auf Spektrum direkt geht zuerst auf das gegenwärtige Unwissen betreffend Wolken un Aerosole (sowohl natürliche Wolken als auch durch Flugzeuge und Aerosole erzeugte Wolken) ein, um dann die zukünftigen Forschungsziele abzustecken:
– Modelle sollten kleinräumige Skalen unter 100 km berücksichtigen
– Bestimmung der globalen Albedo über a)Beobachtung des Erdlichts b) neue Satelliten (z.B. DISCOVR, Cloudsat)
– Laborsimulationen von Wolken (LACIS,AIDA)
– Neue Untersuchungsmethoden: (Helikoptermessungen mit ACTOS )
– Feldexperimente a) Schliessungsexperimente: Detaillierte Messungen an Woken im Verlauf mit Simulationen vergleichen b) Langrenge’scher Ansatz: Lebenszyklusanalyse von Wolken in Abhängigkeit vom großräumigen meteorologischen Geschehen

Ich bin gleicher bzw. anderer Meinung: Daumen hoch 1 Daumen runter 0

An einem einfachen Model zeigt Roy Spencer, wie auch kurzfristige Veränderungen in der Wolkendichte längerfristigen Einfluss auf die Temperaturen haben kann.
http://www.drroyspencer.com/2010/06/millennial-climate-cycles-driven-by-random-cloud-variations/

Ich bin gleicher bzw. anderer Meinung: Daumen hoch 1 Daumen runter 0

„Und trotz aller Unsicherheiten bleibt die Gewissheit, dass die Reduzierung von Treibhausgasen der beste Weg ist, die Klimaerwärmung in den Griff zu bekommen“

… what an unconvenient doubt:

http://news.bbc.co.uk/2/hi/science_and_environment/10178124.stm

Ich bin gleicher bzw. anderer Meinung: Daumen hoch 0 Daumen runter 0

…“““Es gibt somit keine Entschuldigung mehr, nicht zu handeln und damit das Leben zukünftiger Generationen zu gefährden.»

Jaja, klingt wie Helga Kromp Kolb im Duett mit Al Gore.

Zu den Wolken:
zu mindest die internen Ansichten sollte man schon berücksichtigen:
http://e-collection.ethbib.ethz.ch/eserv/eth:215/eth-215-01.pdf

Auch Zirren reflektieren in Summe mehr Strahlung, als sie dem System zuführen. Besonders die optisch dichteren wirken netto kühlend und bei zusätzlicher Erwärmung ist mit einer Zunahme dieser Wolken zu rechnen.

Und wenn man gar nichts mehr so genau weiss, dann bleibt immer noch, dass der beste Weg die CO2 Regulationen sind. Für wen od. was auch immer. Wer in der Schweiz wird den schon dem IPCC widersprechen, wenn dieser in der CH seinen Hauptwohnsitz hat? Wie viele Forscher der ETH würden im IPCC Prozess integriert sein, wenn sie sich kritisch gegenüber dessen Positionen äußern würden?

Ich bin gleicher bzw. anderer Meinung: Daumen hoch 1 Daumen runter 0

Mit Descartes: die Wolken als „Thron Gottes“ bzw. wer die Wolken versteht, dem offenbart sich alles Wundervolle dieser Erde…

Wenn sich die Wolkenbedeckung nur um rund fünf Prozent (Bjorn Stevens, MPI) bzw. ein bis zwei Prozent (R. Spencer) verändert, würde das die globale Temperaturentwicklung entscheidend beeinflussen.

Laut IPCC sollten die durch menschliche Aktivitäten in die Atmosphäre eingebrachten „Treibhausgase” zu einem Anstieg der mittleren globalen Temperatur von etwa 2,1°C führen. Tatsächlich wird aber nur eine Erwärmung von (zudem umstrittenen) 0,7° C gemessen.

Anlass, sich mit dem Versagen der Modelle auseinanderzusetzen, statt beharrlich AGW-Durchhalteparolen zu verkünden:

http://journals.ametsoc.org/doi/abs/10.1175/2009JCLI3461.1

Coauthor Robert Charlson (University of Washington) likens the focus on the heat trapping gases to „looking for the lost key under the lamppost.“

Erinnert Schweizer Leser irgendwie an den bekannten Dällebachwitz, d.h. an die Suche nach einem verlorenen Gegenstand unter der Strassenlampe, weil’s dort hell ist…

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