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Erwärmung könnte Wolkenkeime in der Arktis regional gegensätzlich verändern
Wolken über dem Nordpol: In der eisbedeckten Hohen Arktis könnte die Zahl natürlich entstandener Wolkenkeime bis zum Jahrhundertende steigen, über offenen Meeresgebieten dagegen sinken. Eine Auswertung von über zwei Jahrzehnten Beobachtungen unterscheidet drei Regionen mit gegensätzlichen Entwicklungen. Das macht deutlich, warum sich die künftige Wolkenbildung in der Arktis nicht mit einer einzigen Faustregel erklären lässt.
Helsinki (Finnland). Winzige Schwebteilchen in der Atmosphäre gehören zu den Bausteinen vieler Wolken. An diesen Aerosolen kann Wasserdampf zu Tröpfchen kondensieren. Wie viele geeignete Partikel verfügbar sind, beeinflusst unter anderem die Zahl und Größe der Tröpfchen und damit auch die Strahlungseigenschaften der Wolken.
Gerade in der Arktis ist das entscheidend: Dort können Wolken Sonnenlicht zurückwerfen, aber auch die Wärmeabgabe der Oberfläche bremsen. Welche Wirkung überwiegt, hängt von Jahreszeit, Höhe und Zusammensetzung der Wolken ab. Noch schwerer abzuschätzen ist, wie die Erwärmung die Entstehung ihrer winzigen Kondensationskeime verändert.
Forscher der University of Helsinki um Samuel De Xun Chua haben deshalb langfristige Partikelmessungen mit Satellitendaten verknüpft. Sie wollten herausfinden, wo sich neue Aerosole aus gasförmigen Vorläuferstoffen bilden und wie stark diese Prozesse mit der Konzentration potenzieller Wolkenkeime zusammenhängen.
Dazu wertete das Team Aerosolmessungen aus den Jahren 2003 bis 2024 aus. Die Daten stammen von sieben festen Messstationen und mehreren Forschungsfahrten, die als achtes Untersuchungsgebiet zusammengefasst wurden. Insgesamt berücksichtigten die Forscher 21.705 gültige Messtage, wobei die Zeiträume der einzelnen Messreihen unterschiedlich lang waren.
Die Messwerte wurden vereinheitlicht und mit Satellitenbeobachtungen sowie Temperaturdaten kombiniert. Ein statistisches Lernverfahren half, die Bedingungen für die Neubildung von Aerosolen auf Karten der Arktis darzustellen. Für diese regionalen Auswertungen verwendete das Team vor allem die Jahre 2006 bis 2021.
Dabei ergaben sich drei Gebiete: die Hohe Arktis mit ausgedehntem Eis und Schnee, die maritime Arktis über offenen Meeresflächen sowie die kontinentale Arktis mit stärkerem Einfluss vom Festland. In ihnen ist der Zusammenhang zwischen neu entstehenden Teilchen und potenziellen Wolkenkeimen deutlich verschieden.
In der Hohen Arktis sind nur wenige Partikel vorhanden. Gerade deshalb kann die örtliche Neubildung von Aerosolen für die Wolkenkondensationskeime besonders wichtig sein. Das zeigen die Beobachtungsdaten und die daraus abgeleiteten statistischen Zusammenhänge.
Für ein mittleres Erwärmungsszenario schätzt das Team, dass die mit neu gebildeten Partikeln verknüpfte Konzentration von Wolkenkeimen bis 2090 bis 2100 um rund elf Prozent zunehmen könnte. Die statistische Bandbreite der Schätzung liegt bei drei bis 16 Prozent. Als Vergleich dienen die Bedingungen von 2006 bis 2021.
„Die Frage ist nicht nur, ob es in der Arktis wolkiger wird. Man muss auch fragen, wo und wie stark“, erklärt Samuel De Xun Chua.