Sauberere Luft heizt Europa auf: Fast ein Viertel der Erwärmung seit 1980 ist durch Rückgang der Schwefeldioxid-Verschmutzung bedingt

Im heutigen Teil unserer kleinen Aerosol-Reihe geht es um Schwefeldioxid. Es entsteht vor allem bei der Verbrennung von schwefelhaltigen fossilen Brennstoffen wie Kohle oder Erdölprodukten, die bis zu 4 Prozent Schwefel enthalten. Aus klimatischer Sicht ist das Schwefeldioxid ein kühlendes Aerosol, ist damit Gegenspieler des Ruß, der das Klima erwärmt.

Ein großer Anteil der bestehenden Unsicherheiten in der Klimawirkung der Aerosole geht auf das Schwefeldioxid zurück. Wie stark kühlt es wirklich? Der IPCC benötigt dringend ein stark kühlendes Schwefeldioxid, denn die Klimamodelle würden ohne den Schwefel-Kühlschrank viel zu heiß laufen. Da kam die kürzliche Festlegung eines Aerosol-Spezialists denkbar ungünstig (siehe „Direktor des Hamburger Max-Planck-Instituts für Meteorologie: Aerosole kühlen weniger stark als vormals angenommen“ sowie “Klimamodelle in Bedrängnis: Sulfat-Aerosole kühlen das Klima weniger als gedacht“).

Die Aerosolforschung läuft zum Glück auf vollen Touren und neue Studien führen nun allmählich in die richtige Richtung. So berichtete Colin Schultz im Januar 2013 in der AGU-Mitgliederzeitschrift EOS über eine Arbeit, in welcher die Kühlwirkung der Aerosole abseits der stark Aerosol-belasteten Ballungszentren untersucht wurde. Die Überraschung war groß als die Forscher fanden, dass die Schwebstoffe in diesen Regionen viel weniger kühlen als vormals angenommen. In Eos heißt es dazu:

Research into the role of aerosols in the atmospheric energy budget has predominantly been carried out in locations with high total aerosol loads. Less well understood are the effects of aerosols in relatively aerosol-free regions. By measuring the concentrations of aerosols of various sizes in and near Sacramento, Calif., in June 2010, Kassianov et al. found that previous research had been overestimating the sunlight-reflecting potential of atmospheric aerosols in clear, sunny skies.

 

Die Erwärmung der letzten 35 Jahre

Könnten Aerosole und hier speziell Schwefeldioxid auch eine Rolle bei der Erwärmung der letzten 35 Jahre gespielt haben? Ja, sagt eine Forschergruppe um Pierre Nabat in einer im August 2014 in den Geophysical Research Letters erschienenen Arbeit. Fast ein Viertel der Erwärmung in Europa seit 1980 soll mit Umweltbemühung zusammenhängen, welche die Luftverschmutzung durch Schwefeldioxid stark zurückgefahren haben. Die heute sauberere Atmosphäre kann nun vom Sonnenlicht besser passiert werden. Dadurch erwärmen sich die Luftschichten. Im Folgenden die Kurzfassung der Arbeit:

Contribution of anthropogenic sulfate aerosols to the changing Euro-Mediterranean climate since 1980
Since the 1980s anthropogenic aerosols have been considerably reduced in Europe and the Mediterranean area. This decrease is often considered as the likely cause of the brightening effect observed over the same period. This phenomenon is however hardly reproduced by global and regional climate models. Here we use an original approach based on reanalysis-driven coupled regional climate system modeling to show that aerosol changes explain 81 ± 16% of the brightening and 23 ± 5% of the surface warming simulated for the period 1980–2012 over Europe. The direct aerosol effect is found to dominate in the magnitude of the simulated brightening. The comparison between regional simulations and homogenized ground-based observations reveals that observed surface solar radiation and land and sea surface temperature spatiotemporal variations over the Euro-Mediterranean region are only reproduced when simulations include the realistic aerosol variations.

Das Jahr 1980 scheint in der Tat einen Wendepunkt in der Schwefeldioxid-Luftverschmutzung darzustellen. Eiskernuntersuchungen in den Alpen von Preunkert und Legrand (2013) bestätigten, dass die Aerosole in Europa von den 1920er bis 1980er Jahren zugenommen hatten. Danach verbesserte sich dann die Aerosolbelastung wieder, da man endlich erkannt hatte, dass man die Umwelt nicht als Abfalleimer missbrauchen darf.

Die Konsequenz der Ergebnisse ist klar: Weniger Kühlwirkung durch Schwefeldioxid bedeutet, dass die Klimasensitivität des CO2 in den Modellen reduziert werden muss. Auch der Erwärmungsbeitrag durch die seit 1980 reinere Luft deutet hierauf hin. Ein Teil dieser nun dem Reinigungseffekt zugemessenen Erwärmung war zuvor dem CO2 zugeschlagen worden. Wenn man dann auch noch Erwärmungsbeiträge durch Ruß und die Sonnenaktivität berücksichtigt, schrumpft die vom CO2 wirklich verursachte Temperaturerhöhung immer weiter. Letztendlich führt kein Weg an der unasuweichlichen Erkenntnis vorbei, dass die CO2-Klimasensitivität wohl am unteren Rand der bisherigen IPCC-Spanne rangiert (siehe auch unseren Blogartikel „Studien aus 2014 geben Hoffnung: Erwärmungswirkung des CO2 wohl doch deutlich überschätzt. Offizielle Korrektur steht bevor“).

 

Die Erwärmungspause der letzten 17 Jahre

Die unerwartete Erwärmungspause der letzten 17 Jahre seit 1998 hat die IPCC-Zunft bis ins Mark getroffen. Es gibt mittlerweile mehr als dreißig konkurrierende Theorien, weshalb die Erwärmung ins Stocken geraten ist. Die Klimamodellierer sind ratlos. Keines ihrer Modelle hatte die Pause kommen sehen. Eine beliebte Erklärung des Erwärmungshiatus ist der Hinweis auf den starken Ausbau der Kohlekraftwerke in China. Das dort in großen Mengen in die Luft gepustete Schwefeldioxid würde der CO2-Erwärmung entgegenwirken. Diese Meinung vertrat z.B. Jesse Thé von der University of Waterloo, wie aus einem Interview des Environmental News Network vom 8. Juli 2014 hervorgeht:

Professors Jesse Thé and Roydon Fraser from the University of Waterloo are initiating a study on the potential cause of the decade long pause on global warming. This is an interview with Prof. Thé, as a disclosure is also ENN’s Editor-in-Chief.

Environmental News Network: What is causing this decade long pause on the average global temperature increase?

Jesse Thé: First of all, note that the last decade was the warmest on record. While the maximum temperatures are not increasing as fast, we are not seeing a real pause on temperature increase, just a significant reduction on its growth rate. Second, researchers are not certain, and our work at this stage can only be placed in the scientific method as a hypothesis. Until we develop the full analysis, all my views in this interview are based on our hypothesis that the pause in the temperature increase is caused by aerosol formation form the massive burning of coal in China (50% of global consumption of coal) and India.

Ach, hätte der Herr Professor doch lieber noch sechs Tage mit seiner Aussage gewartet. Am 14. Juli 2014 erschien nämlich in den Geophysical Research Letters eine Arbeit von Kühn et al. 2014, die exakt nachgerechnet hat. Das Ergebnis fällt deutlich aus und entzieht der Erwärmungspausen-Hypothese die Grundlage: In Wahrheit gleichen sich klimatische Effekte von Ruß und Schwefel in Asien während der letzten 20 Jahre aus. In der Kurzfassung heißt es:

In Asia, the BC [black carbon] warming due to sunlight absorption has largely offset the cooling caused by sulphate aerosols [since 1996].

Generell muss man bei offiziell gemeldeten Aersosoldaten aus China jedoch vorsichtig sein. Die Lokalbehörden arbeiten hier mit allerlei Tricks um der Zentralregierung vorzugaukeln, sie würden große Fortschritte in der Bekämpfung der Luftverschmutzung erzielen. Zum Beispiel nachzulesen in der Financial Times im Januar 2013:

Chinese scientists who have conducted independent studies on air quality say that all sorts of tricks are used by the authorities in order to provide numbers that show improvements and make their superiors look good. These range from blatantly changing the readings to placing city air monitoring stations in places where pollution levels are lowest, such as in parks or next to sprinkler systems.