🌍 Klimaparadoxon: warum kühlt sich der Himmel ab, während die Erde sich erwärmt?

Hier ist ein erstaunliches Paradoxon: Während sich die Erdoberfläche erwärmt, kühlt sich die hohe Atmosphäre seit Jahrzehnten ab. Dieses Phänomen, eines der deutlichsten Anzeichen des Klimawandels, war zwar bekannt, aber bisher unzureichend verstanden. Heute haben Forscher der Columbia University den Hauptmechanismus hinter dieser stratosphärischen Abkühlung identifiziert.

Im Gegensatz zu dem, was in Bodennähe passiert, wo Kohlendioxid (CO2) wie eine Decke wirkt, die Wärme einschließt, verhält es sich in der Stratosphäre (zwischen 11 und 50 km Höhe) wie ein Kühlsystem. Die CO2-Moleküle absorbieren die von der Erde aufsteigende Infrarotenergie und strahlen einen Großteil davon wieder in den Weltraum ab. Mit zunehmendem CO2 wird die Stratosphäre effizienter darin, Wärme abzuführen, was zu einem Temperaturabfall führt.


Diese in Nature Geoscience veröffentlichte Entdeckung basiert auf verfeinerten mathematischen Modellen. Die Forscher identifizierten einen bestimmten Bereich von Infrarotwellenlängen, den sie „Goldlöckchen-Zone" nennen, in dem die Wechselwirkung mit CO2 am effektivsten zur Abkühlung der Atmosphäre beiträgt. Mit steigenden CO2-Werten dehnt sich diese Zone aus und verstärkt die Abkühlung. Die Effekte von Ozon und Wasserdampf sind im Vergleich vernachlässigbar.

Die Studie zeigt auch, dass die Abkühlung mit der Höhe zunimmt: Sie ist in der unteren Stratosphäre schwach, erreicht aber an der Stratopause (der oberen Grenze) einen Rückgang von etwa 8 Grad Celsius pro Verdopplung der CO2-Konzentration. Diese Abkühlung hat einen unerwarteten Rückkopplungseffekt: Indem sie der Stratosphäre ermöglicht, mehr Wärme abzustrahlen, verschärft sie auch die Erwärmung an der Oberfläche. Seit den 1980er Jahren hat sich die Stratosphäre um etwa 2 Grad Celsius abgekühlt, mehr als das Zehnfache dessen, was ohne menschliche Emissionen geschehen würde.

Nach Angaben der Autoren zielen diese Arbeiten nicht darauf ab, die globale Erwärmung zu beweisen, die bereits gut belegt ist. Vielmehr bieten sie ein detailliertes Verständnis eines wichtigen atmosphärischen Prozesses. Die entwickelten Gleichungen könnten auch zur Untersuchung der Stratosphären anderer Planeten oder Exoplaneten verwendet werden.