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Rauch aus Afrika hellt Wolken auf, doch das Wetter schwächt den Kühleffekt
Rauch aus Agrarbränden in Angola liefert zusätzliche Kondensationskeime und kann tiefe Wolken über dem Südostatlantik heller machen. Doch dieselben Wetterlagen, die besonders viel Rauch in die marine Grenzschicht transportieren, gehen mit dünneren und lückenhafteren Stratocumuluswolken einher. Dadurch wird der erwartete Kühleffekt der höheren Tröpfchenzahl laut einer neuen Analyse weitgehend ausgeglichen.
Miami (U.S.A.). Ausgedehnte niedrige Wolkendecken über dem Ozean werfen einen Teil des Sonnenlichts ins All zurück und kühlen dadurch die Erdoberfläche. Aerosolpartikel können diesen Effekt verstärken, weil sie als Kondensationskeime dienen und bei gleicher Wassermenge mehr kleine Wolkentröpfchen entstehen lassen. Wie stark sich eine Wolkendecke tatsächlich auf die Strahlungsbilanz auswirkt, hängt aber auch von ihrer Dicke und räumlichen Ausdehnung ab.
Über dem Südostatlantik treffen diese Einflüsse besonders deutlich aufeinander. In der Trockenzeit gelangt Rauch aus Bränden im südlichen Afrika über eine große, beständige Stratocumulusdecke vor den Küsten Angolas und Namibias, wobei ein Teil der Rauchpartikel die marine Grenzschicht erreicht und dort die Zahl der Wolkentröpfchen erhöhen kann.
Forscher der University of Miami (UM) um Tyler Tatro haben nun untersucht, welche Wetterlagen den Rauch besonders wirksam in die niedrigen Wolken transportieren. Dazu kombinierten sie Reanalysedaten für die Jahre 2003 bis 2023 mit Satellitenbeobachtungen sowie Messungen der Feldkampagne Layered Atlantic Smoke Interactions with Clouds (LASIC) auf Ascension Island und der NASA-Flugkampagne ObseRvations of Aerosols above CLouds and their intEractionS (ORACLES).
Die höchsten Tröpfchenzahlen fanden die Wissenschaftler von Juni bis Anfang August, wenn die landwirtschaftlichen Brände mit einer abgeschwächten Erwärmung der Landoberfläche über Angola zusammenfielen. Dann bleibt die trockene Konvektion über Land relativ flach und sammelt Rauch in einer niedrigen kontinentalen Grenzschicht. In den frühen Morgenstunden kann eine Landbrise die Partikel von dort nach Westen zur Küste und weiter in die marine Grenzschicht tragen.
Zusätzlich begünstigen bodennahe Ostwinde den Transport auf den Atlantik. Gleichzeitig ist das subtropische Hoch über dem Südatlantik in diesen Wetterlagen schwächer, wodurch sich die Rauchpartikel weiter über dem Ozean ausbreiten können. Die Studie verknüpft die hohe Tröpfchenzahl damit nicht allein mit der Menge der Brände, sondern mit einer bestimmten großräumigen Zirkulation.
Der gleiche Wetterzustand hat jedoch einen gegensätzlichen Effekt auf die Wolkendecke, denn bei besonders hohen Tröpfchenzahlen sind die Stratocumuluswolken im Mittel dünner und bedecken eine kleinere Fläche. Die zusätzliche Aufhellung durch viele kleine Tröpfchen wird deshalb durch weniger Wolkenwasser und geringere Bewölkung kompensiert.
Wie stark die Wolkenmenge die Bilanz verändern kann, zeigt der Vergleich für Juni und Juli. In Situationen mit geringeren Tröpfchenzahlen, aber stärker ausgebildeter Stratocumulusdecke, lag die ins All zurückgehende kurzwellige Strahlung laut Studie um einen Betrag von 15 bis 20 Prozent des jeweiligen Monatsmittels höher. Für die Kühlwirkung zählt damit nicht nur, wie hell einzelne Wolken werden, sondern auch, wie viel Wolke überhaupt vorhanden ist.
Die Kopplung von Aerosolen und Wetter erschwert außerdem die Auswertung von Schiffsabgasfahnen, weil Abgaspartikel schmale Wolkenspuren mit erhöhter Tröpfchenzahl erzeugen können. Solche Signale sind laut Analyse leichter zu erkennen, wenn weniger Rauch aus Afrika in der marinen Grenzschicht liegt und die Hintergrund-Tröpfchenzahl niedriger ist.
Das ist auch für Konzepte zur marinen Wolkenaufhellung relevant, bei denen gezielt Partikel in niedrige Meereswolken eingebracht werden sollen, denn ohne Berücksichtigung der meteorologischen Ausgangslage kann der zusätzliche Aufhellungseffekt überschätzt werden. Die neue Studie untersucht allerdings keine technische Kli