Vulkane sorgen für Klimagas-Schwankung

Mit aufwendigen Experimenten wie MIPAS an Bord des Satelliten ENVISAT versuchen Forscher, sich ein Bild der Prozesse in der oberen Atmosphäre zu machen. Nun stellt das Karlsruher Institut für Technologie umfassendste Messung des Klimagases Schwefeldioxid im Fachmagazin Atmospheric Chemistry and Physics vor. (doi:10.5194/acpd-13-12389-2013)

„Schwefelverbindungen in bis zu 30 Kilometer Höhe können sich kühlend auf das Klima auswirken“, sagt Michael Höpfner vom KIT, der Leiter der Studie. Zum Beispiel reagieren Schwefeldioxid (SO2) und Wasserdampf zu Schwefelsäure, die kleinen Tröpfchen, sogenannte Aerosole, bildet und so Sonnenstrahlen zurück ins All streut. „Aber um solche Effekte in den Computermodellen abzuschätzen, haben uns bislang die notwendigen Messdaten gefehlt“. Dank des Infrarotspektrometers MIPAS liegt nun ein umfassendes Bild der Verteilung und Entwicklung von Schwefeldioxid über 10 Jahre hinweg vor.

Anhand der Ergebnisse können nun die wesentlichen Beiträge des Schwefelbudgets in der Stratosphäre direkt analysiert werden. So steigt unter anderem ständig das von Organismen erzeugte Gas Carbonylsulfid (COS) aus den Weltmeeren auf, zerfällt in Höhen über 25 Kilometern und sorgt so für einen Grundkonzentration an Schwefeldioxid. Ein in den letzten Jahren beobachteter Anstieg der stratosphärischen Aerosolkonzentration wird im Wesentlichen durch den Eintrag von Schwefeldioxid aus einer Reihe von Vulkanausbrüchen hervorgerufen. „Die Variabilität der Konzentration kommt im Wesentlichen durch Vulkane zustande“, so Höpfner. Verheerende Vulkanausbrüche wie Pinatubo 1991 und Tambora 1815 haben sehr anschaulich vorgeführt, welchen Effekt sie aufs Klima haben können. In der aktuellen Studie wurde gezeigt, dass auch eine Reihe von kleineren Ausbrüchen in den letzten zehn Jahren einen messbaren Effekt auf die Schwefeldioxidkonzentration in der Höhe zwischen 20 und 30 Kilometer hat. „Mittlerweile ausschließen können wir, dass menschengemachte Quellen, etwa wie vermutet Kraftwerke in Asien, in dieser Höhe einen relevanten Beitrag liefern“, so Höpfner.

„Die neuen Messdaten sind die Grundlage, um die Behandlung der schwefelhaltigen Substanzen in Atmosphärenmodellen zu verbessern“, erklärt Höpfner. „Dies ist auch dann wichtig, um wissenschaftlich seriös die Risiken und Chancen des Climate Engineering zu diskutieren.“

MIPAS (Michelson Interferometer for Passive Atmospheric Sounding) war eines der Hauptinstrumente an Bord des europäischen Umweltsatelliten ENVISAT, der von 2002-2012 Daten lieferte. MIPAS wurde am Institut für Meteorologie und Klimaforschung des KIT konzipiert. Das Gerät konnte rund um die Uhr Temperatur und mehr als 30 atmosphärische Spurengase messen und hat mehr als 75 Millionen Infrarotspektren aufgezeichnet. Forscher des KIT und des Forschungszentrums in Jülich haben den MIPAS-Nachfolger GLORIA entwickelt, der als Grundlage für ein zukünftiges Satelliteninstrument zur Klimaforschung dienen kann.

Höpfner, M., Glatthor, N., Grabowski, U., Kellmann, S., Kiefer, M., Linden, A., Orphal, J., Stiller, G., von Clarmann, T., and Funke, B.: Sulfur dioxide (SO2) as observed by MIPAS/Envisat: temporal development and spatial distribution at 15–45 km altitude, Atmos. Chem. Phys. Discuss., 13, 12389-12436, doi:10.5194/acpd-13-12389-2013, 2013.

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