Warum erwärmt sich die innere Antarktis nicht?

Die Erdoberfläche hat sich im Mittel in den vergangenen Jahrzehnten messbar erwärmt. Diese Erwärmung beruht zum größten Teil auf den anthropogenen Emissionen von CO2, die den natürlichen Treibhauseffekt verstärken.

Beobachtungen zeigen aber, dass in der inneren Antarktis die Oberflächentemperatur in den vergangenen Jahrzehnten kaum oder gar nicht angestiegen ist.

Wissenschaftler der Universität Bremen und des Bremerhavener Alfred-Wegener Instituts haben die Besonderheit der Antarktis in Bezug auf den Treibhauseffekt mit Hilfe von Satellitenmessungen und Strahlungstransferrechnungen untersucht und in einem Artikel für die Fachzeitschrift „Geophysical Research Letters” veröffentlicht.

Die Erde empfängt die sichtbare Strahlung der Sonne und erwärmt sich. Als Konsequenz strahlt die Erde die empfangene Strahlung wieder ab, allerdings aufgrund der im Vergleich zur Sonne wesentlich niedrigeren Temperatur im infraroten Spektralbereich, also als Wärmestrahlung.

Diese wird von der Atmosphäre, hauptsächlich vom Wasserdampf und dem CO2, absorbiert, und sowohl in den Weltraum, als auch zurück in Richtung Erdboden abgestrahlt. Die Rückstrahlung von der Atmosphäre erwärmt die Erdoberfläche zusätzlich zur solaren Einstrahlung. Dies bezeichnet man als natürlichen Treibhauseffekt. Er trägt dazu bei, dass die Temperatur auf der Erdoberfläche im Mittel +15 Grad beträgt. Ohne die Treibhausgase läge die mittlere Temperatur bei etwa –18 Grad.

Bei einer Zunahme der CO2-Konzentration wird normalerweise mehr von der Atmosphäre absorbiert und zurückgestrahlt, und weniger in den Weltraum abgestrahlt. Diesen Zusammenhang bezeichnet man als anthropogenen Treibhauseffekt, er ist die Hauptursache für die gegenwärtige globale Erwärmung.

Dies gilt jedoch nur, wenn die Temperatur der Erdoberfläche höher ist als die Temperatur der höheren Luftschichten. In den Hochlagen der Antarktis auf 3000 m Höhe ist es im Jahresmittel kälter als in der Stratosphäre. Dies führt dazu, dass in dieser Region bei einer Zunahme der CO2-Konzentration die langwellige Abstrahlung in den Weltraum zunimmt.

Wissenschaftler des Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) in Bremerhaven und vom Institut für Umweltphysik der Universität Bremen haben diesen Zusammenhang jetzt im Detail untersucht.

Die Arbeiten der Wissenschaftler beruhen auf Satellitenmessungen und einfachen Modellrechnungen. Die Ergebnisse belegen, dass bei einer Zunahme der CO2-Konzentration in der Antarktis der Treibhauseffekt nicht vergleichbar mit den Prozessen in mittleren Breiten ist. Darüber veröffentlichten jetzt die Klimaforscher einen Artikel in der Fachzeitschrift „Geophysical Research Letters”.

Die Forschungsergebnisse erlauben aber keine Aussage darüber, wo sich dieser Energieverlust im System Erdoberfläche-Atmosphäre bemerkbar macht, ob sich also wirklich die Erdoberfläche abkühlt. Dies muss durch weitere globale Modellrechnungen erfolgen. Die neuen Ergebnisse widersprechen nicht unserem Verständnis vom Treibhauseffekt, nachdem im Rest der Welt eine CO2-Zunahme zu einer Erwärmung führt. Die physikalischen Prozesse sind überall identisch, aber das Hochplateau in der inneren Antarktis spielt auf Grund der niedrigen Temperaturen eine Sonderrolle.

Paper: Holger Schmithüsen, Justus Notholt, Gerd König-Langlo, Thomas Jung. How increasing CO2 leads to an increased negative greenhouse effect in Antarctica. Geophysical Research Letters, in press, 2015. doi: 10.1002/2015GL066749.

Weitere Informationen:

Universität Bremen
Fachbereich Physik / Elektrotechnik
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