Der Klimaerwärmung in der Arktis auf der Spur

Blühende Tundrenvegetation auf Spitzbergen: Vierkantige Schuppenheide (Cassiope tetragona)

Foto: Michael Haferkamp
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Kölner Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler vermessen innerhalb eines Forschungsverbunds ab dem 24. Mai das Innenleben der Wolken über der Arktis. Damit wollen die Meteorologen herausfinden, warum die Temperaturen am Nordpol deutlich stärker steigen als im übrigen Teil der Welt. Die Arbeiten dauern acht Wochen und erfolgen im Rahmen des von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten Sonderforschungsbereichs Transregio 172 „Arktische Klimaveränderungen“.

Es ist zu warm in der Arktis. 2016 war das wärmste Jahr seit 100 Jahren. Während die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler seit Beginn des 20. Jahrhunderts einen weltweiten Temperaturanstieg von rund einem Grad Celsius beobachten, stieg sie in der Arktis um zwei bis drei Grad Celsius. Arktische Verstärkung nennen Forscherinnen und Forscher das Phänomen. „Die Ausdehnung des Meereises hat sich im Herbst innerhalb von nur wenigen Jahrzehnten nahezu halbiert - und dies ist mehr als Klimamodelle vorhersagen“, sagt Professorin Susanne Crewell vom Institut für Geophysik und Meteorologie der Universität zu Köln.

Die Meteorologin Crewell und ihr Team wollen jetzt im Rahmen des Sonderforschungsbereichs Transregio 172 überprüfen, welche Rolle die Wolken beim Schmelzen der Polkappen spielen: In der Arktis sind die Bedingungen durch das reflektierende Eis und die niedrig stehende Sonne im Gegensatz zu Mitteleuropa komplexer. Ob Wolken das Klima erwärmen oder kühlen, hängt auch davon ab, ob sie aus Eiskristallen oder Wassertröpfchen bestehen. Zudem spielen auch sogenannte Aerosole eine Rolle. Diese bestehen aus festen oder flüssigen Schwebeteilchen wie Ruß, Pollen oder Bakterien. Aerosolpartikel können als Kondensationskerne fungieren und die Wolkenbildung anregen.

Erstmals messen Kölner ForscherInnen vom 24. Mai an vom norwegischen Spitzbergen aus die Zusammensetzung der Wolken vom Flugzeug aus (siehe auch Infografik). Dazu nutzen sie das neuartige Microwave Radar/Radiometer for Arctic Clouds“ (MiRAC), das aus zwei Komponenten besteht: Das Gerät vermisst Wolken mithilfe von Radarstrahlen mit einer Frequenz von 94 Gigahertz. Über einen weiteren Kanal mit einer Frequenz von 89 Gigahertz lässt sich der Flüssigkeitsgehalt der Wolken bestimmen. Die zweite Komponente, das Mikrowellenradiometer, misst die Feuchtigkeit der Atmosphäre und den Gehalt an Eiswasser. Da beide Geräteteile mobil sind, können sie auch aus dem Flugzeug, von einem Schiff oder vom Boden aus die Wolken vermessen. MiRAC wird von der DFG gefördert. Zu dem SFB Transregio 172 gehören neben der Universität zu Köln auch die Universitäten Leipzig und Bremen sowie das Alfred-Wegener-Institut in Bremerhaven, das Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung und das Leibniz-Institut für Troposphärenforschung in Leipzig.

Die Kölner WissenschaftlerInnen erwarten von der sechswöchigen Messkampagne neue Einblicke in das Innenleben von Wolken und deren Rolle bei der arktischen Erwärmung. Welche Bedeutung haben diese Wolken für die Arktis? Sind die beobachteten Wolken diejenigen, die dort das ganze Jahr über vorkommen? Ändert sich die Zusammensetzung und Art der Wolken im Jahresverlauf und gibt es langfristige Trends? Inwiefern erklärt das die Temperaturerhöhung in der Arktis?

Die deutsch-französische Forschungsstation AWIPEV in Ny Alesund, Spitzbergen bietet dazu mit ihren vielfältigen Messgeräten hervorragende Möglichkeiten zur Langzeitbeobachtung des arktischen Klimas. Darum haben die Kölner ForscherInnen zusätzlich das Schwesterradar von MiRAC dorthin gebracht, um dauerhaft mit einer Höhenauflösung von wenigen Metern das Innere der Wolken zu vermessen. „Wir wollen damit unter anderem untersuchen, ob dünne Flüssigwasserschichten in den Wolken als Isolationsschicht wirken“, sagt Professorin Susanne Crewell. Das wiederum könnte das Phänomen der Arktischen Erwärmung erklären.

Quelle: Universität zu Köln (idw)