Feldstudie EUREC4A: Verstärken Wolken die globale Erwärmung?

25. August 2021, von Max-Planck-Institut für Meteorologie

Foto: UHH/CEN/H. Konow

Mit EUREC⁴A startete Anfang des Jahres 2020 die weltweit größte Messkampagne, um die Rolle der Wolken im Klimasystem zu untersuchen. Sie fand auf und vor der Karibikinsel Barbados statt. Mehr als 40 Partnerinstitutionen waren beteiligt, vier Forschungsflugzeuge und vier Forschungsschiffe im Einsatz, kombiniert mit Bodenmessstationen und Satellitenfernerkundung.

Nun wird die Wissenschaft hinter der Feldstudie EUREC⁴A (Elucidating the role of clouds-circulation coupling in climate) und ihrer Messungen in einer Veröffentlichung vorgestellt. Neben Prof. Björn Stevens vom Max-Planck-Institut für Meteorologie (MPI-M) und Dr. Sandrine Bony vom Laboratoire de Météorologie Dynamique in Paris ist auch CEN Meteorologe Prof. Felix Ament beteiligt.

Mit der Erläuterung der EUREC⁴A-Messungen in dieser Studie zeigen die Autor:innen die erfolgreiche Anwendung neuer Messtechniken, mit denen die Mechanismen getestet werden, durch die Wolken mutmaßlich die globale Erwärmung verstärken könnten. Die Messungen bilden die Grundlage für ein besseres Verständnis dafür, wie die räumliche Anordnung flacher Passatwolken Einfluss auf ihre Fähigkeit hat, Sonnenlicht zu reflektieren und Niederschlag zu erzeugen, und wie kleinräumige Ozeanwirbel und andere Ozeanmerkmale die darüber liegende Atmosphäre beeinflussen. Die Messungen sind zudem grundlegend für die Entwicklung einer neuen Generation von konvektionsauflösenden globalen Klimamodellen und für die Erprobung von Konzepten für zukünftige weltraumgestützte Beobachtungssysteme.

Aus Sicht der Klimawissenschaften gleichen Zirkulationssysteme auf einer Skala von zwei bis 200 Kilometern in der Atmosphäre und dem Meer dunkler Materie: Obwohl sie allgegenwärtig sind und nachweislich große Auswirkungen haben, werden diese mittleren Skalen in den Standard-Klimamodellen nicht berücksichtigt.

Die EUREC⁴A-Messungen sind die ersten, die die klimatische Rolle dieser Zirkulationen der mittleren Skala beleuchten und den Wissenschaftler:innen helfen, ihre Rolle bei wichtigen Klimaprozessen zu bewerten. Dazu zählen zum Beispiel die Übertragung von Strahlungsenergie, die Kohlenstoffaufnahme im Ozean, die Auswirkungen anthropogener Aerosole und die Verteilung und Intensität von Niederschlägen.

Die Messungen während der Feldstudie wurden durch eine internationale Zusammenarbeit gewährleistet, die eine noch nie dagewesene Erfassung der vertikalen Struktur der Atmosphäre und des Ozeans ermöglichte. Dazu gehörten 2500 Sondierungen der Atmosphäre mit Hilfe von speziellen Ballonen und Fallsonden und fast 10 000 Profilmessungen des Ozeans. Diese Daten sowie die Wolkeneigenschaften und Feinstaub wurden erhoben durch den kontinuierlichen Einsatz von vier umfangreich mit Instrumenten ausgerüsteten Forschungsflugzeugen, vier Weltklasse-Forschungsschiffen, einem fortschrittlichen bodengestützten Wolkenobservatorium und zahlreichen autonomen oder halbautonomen Beobachtungsplattformen. Viele von diesen wurden zum ersten Mal eingesetzt und läuten eine neue Ära der Umweltanalytik ein.

Zusätzlich zum Überblick über die neuartigen Messungen und deren Zusammenstellung zu einer einheitlichen und koordinierten Kampagne, unterstützte EUREC⁴A auch eine breite Palette von Aktivitäten zur Öffentlichkeitsarbeit, zum Kapazitätsaufbau und zum Wissenstransfer. Die Feldstudie brachte Wissenschaftler:innen aus der Karibik mit ihren Kolleg:innen in Europa und Nordamerika zusammen, um die Prozesse, die die Erderwärmung beschleunigen, und die daraus resultierenden Veränderungen der Wettermuster besser zu verstehen.