Zahlen, bitte! In dieser Rubrik stellen wir immer dienstags verblüffende, beeindruckende, informative und witzige Zahlen aus den Bereichen IT, Wissenschaft, Kunst, Wirtschaft, Politik und natürlich der Mathematik vor. Alle Artikel zu "Zahlen, bitte!"

Die Idee, die Erderwärmung mit großtechnischen Maßnahmen, dem "Geoengineering", aufzuhalten, hat die Randgebiete der Wissenschaft vor zehn Jahren verlassen. 2007 schlug der Chemie-Nobelpreisträger Paul Crutzen in der Fachzeitschrift Science erstmals vor, Schwefel in die Stratosphäre zu blasen, um die Erde zu kühlen. Zunächst überwog die Skepsis, aber mittlerweile hat die Idee Fahrt aufgenommen. Immer düsterere Klimaprognosen haben eine wachsende Zahl von Wissenschaftlern überzeugt, dass es an der Zeit ist herauszufinden, was davon tatsächlich funktionieren könnte.

Geoengineering an den Wolken

Unter ihnen ist auch David Mitchell. Der Atmosphärenphysiker vom Desert Research Institute, der Umwelt-Außenposten der University of Nevada, hat einen gewagten Plan und blickt dazu in Richtung der eisigen Cirruswolken, die sich am Bergkamm hinter der Wüstenstadt Reno hinziehen. Seine Idee: Die winzigen Eiskristalle in den Cirruswolken werfen normalerweise die Wärmestrahlung der Erde zurück wie eine Decke. Flotten von großen Drohnen sollen während der Wintermonate kreuz und quer über die oberen Breitengrade des Globus fliegen und jedes Jahr tonnenweise ein extrem feines Pulver verstreuen. Wenn Mitchell recht hat, würden dadurch größere Eiskristalle als üblich entstehen. Die resultierenden Cirruswolken wären dünner und würden sich schneller auflösen. "Auf diese Weise könnte mehr Strahlung ins All entweichen, und die Erde würde kühler", sagt der Wissenschaftler.

Zusammen mit Kollegen fand Mitchell im Vorfeld heraus, dass größere Kristalle, die sich oft an Staubpartikeln bilden, weniger und dünnere Wolken entstehen ließen. Er überlegte, ob das Freisetzen von Staubpartikeln in den Gebieten, in denen diese Wolken entstehen, zur Bildung von größeren Eiskristallen führen würde – und damit zu einer geringeren Wolkenbildung.

"Impfung" gegen die Erderwärmung

2009 veröffentlichte er mit einem Kollegen einen Artikel im Fachjournal Environmental Research Letters, in dem er das Aussäen von Bismut(III)-iodid in Cirruswolken vorschlug. Die anorganische Substanz kann in Partikeln von weniger als einem Mikrometer erzeugt werden. Mitchell hat kürzlich berechnet, dass für seinen Plan etwa 160 Tonnen des Pulvers pro Jahr nötig wären. Die Kosten veranschlagte er auf rund sechs Millionen Dollar. In der richtigen Größenordnung könnte diese sogenannte "Impfung" der Wolken die weltweiten Durchschnittstemperaturen um bis zu 1,4 Grad Celsius senken. Das wäre mehr als die Erwärmung des Planeten seit der industriellen Revolution, behauptet eine Studie der Yale University.

(Bild: Committee on Climate Change; U.N. Intergovernmental Panel on Climate Change)

Doch Mitchells Plan ist nicht unumstritten. Der Atmosphärenwissenschaftler Dan Cziczo vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) folgerte, dass die Eiskristallbildung um Staubpartikel bereits der dominante Mechanismus bei der Entstehung von Cirruswolken war. Würde man also noch mehr Staub freisetzen, entstünden ganz anders als geplant dickere Wolkenschichten, unter denen noch mehr Wärme gefangen wäre.

Beobachtung durch Satelliten

Der Forscher machte sich daran, Eiskristall-Konzentrationen mithilfe des Nasa-Satelliten Calipso zu beobachten. Er wollte wissen, ob sein Konzept funktionieren könnte, solange die Impfung der Wolken in Gebieten passiert, in denen die Cirruswolken primär ohne Staubpartikel entstehen. Die Satellitenbilder legen nahe, dass unter sehr kalten und feuchten Bedingungen in der Nähe der Pole und besonders im Winter winzige Eiskristalle spontan ohne Staubpartikel entstehen können. Unter diesen Voraussetzungen könnte das Aussäen der Bismut(III)-iodid-Partikel also funktionieren, so Mitchell.

Weitere Hoffnung setzt der Atmosphärenphysiker nun in einen Satelliten, den die Nationale Ozean- und Atmosphärenbehörde (NOAA) der USA letztes Jahr ins All geschossen hat. Er hat die geeignete Bildgebungstechnologie sowie Sensoren zur Temperaturmessung in Wolken an Bord und sollte genau ermitteln können, wie sich die Mikrophysik der Wolken verändert. So könnte Mitchell Staubpartikel untersuchen, die vom westlichen Rand Chinas über den Pazifik bis über die Rocky Mountains wehen. Wenn der Forscher recht hat, sollte dieser Staub die Entstehung von dünneren Cirruswolken begünstigen. Einen entsprechenden Forschungsantrag hat Mitchell bereits bei der NOAA eingereicht. Noch hat die Behörde allerdings nicht zugesagt.

(jle)