Wie Wolken unser Klima beeinflussen

Im Klimasystem der Erde spielen Wolken eine wichtige Rolle. „Wolken transportieren Wasser und bringen Niederschläge, sie kühlen die Erde, indem sie einfallendes Sonnenlicht reflektieren. Sie umhüllen unseren Planeten wie eine Decke, die verhindert, dass Wärme ins All abgeführt wird“, erklärt Dr. Kristina Höhler. 

Zusammenarbeit mit europäischen Kollegen

Die Chemikerin leitet zusammen mit ihrem Kollege, dem Physiker Dr. Ottmar Möhler, das neugegründete thematische Zentrum CIS (steht für Cloud In-Situ Measurements). Die beiden sind am Institut für Meteorologie und Klimaforschung des KIT im Department Atmosphärische Aerosol Forschung (IMK-AAF) tätig.

Das CIS soll durch europaweite Messungen eine breite Datenbasis erstellen, um den Einfluss von Wolkeneigenschaften auf das Klima besser verstehen zu können. Seine Infrastruktur wird in den kommenden fünf Jahren aufgebaut.

Zum Konsortium CIS gehören neben dem federführenden KIT das Leibniz-Institut für Troposphärenforschung, das Sonnenblick Observatorium in Österreich und die Universität Manchester in Großbritannien.

„Das CIS ist eines der sechs thematischen Zentren in Europa, die sich auf die Fernerkundung und Vor-Ort-Untersuchungen von Aerosolen, Wolken und Spurengasen spezialisieren. Sie bilden das Herzstück der paneuropäischen Infrastruktur ACTRIS“, sagt Kristina Höhler. ACTRIS steht für The Aerosol, Clouds and Trace Gases Research Infrastructure und stellt Langzeitbeobachtungen von Aerosolen, Wolken und Spurengasen an.

Einzigartige Wolkensimulationskammer

Höhler und Möhler beschäftigen sich seit Jahren mit der Untersuchung von Aerosol-Wolken-Prozessen und nutzen dazu unter anderem die Wolkensimulationskammer AIDA (steht für Aerosol Interaction and Dynamics in the Atmosphere). Sie ist deutschlandweit einzigartig und steht auf dem Campus Nord des KIT. 

Die Strahlungsbilanz von Wolken, also das Wärmen und Kühlen, wird beeinflusst durch ihre Höhe in der Atmosphäre, durch die Zahl ihrer Partikel und das Verhältnis von Wassertröpfchen und Eis, aus dem sie bestehen. Die global steigenden Temperaturen können bewirken, dass Wolken in anderen Höhen gebildet werden oder dass weniger oder mehr Wolkeneis entsteht.

„Um den genauen Einfluss der Wolkeneigenschaften auf unser Klima besser zu verstehen und gute Vorhersagen machen zu können, sind Langzeitbeobachtungen von hoher Qualität und Messgenauigkeit wichtig“, betont Dr. Höhler.

Neben der Überwachung der Beobachtungsstationen wird eine der Hauptaufgaben des CIS darin bestehen, die Qualität und Vergleichbarkeit von Daten sicherzustellen, die in den Observatorien, mobilen Messplattformen und Laboren erhoben werden. Um Messgeräte zu kalibrieren und zu standardisieren, soll am KIT eine weitere kleinere Wolkensimulationskammer entstehen.

Langzeitbeobachtung für bessere Klimamodelle

„Unser Ziel ist es, den möglichst flächendeckenden Aufbau zahlreicher nationaler Messstationen beratend und koordinierend zu begleiten“, so die Leiterin des Zentrums. Durch Messungen und Untersuchungen zum Einfluss der Wolken auf das Klima über Jahre hinweg sollen regional und jahreszeitlich aussagekräftige Daten gesammelt werden. Damit lassen sich Klimamodelle verbessern und weiterentwickeln. 

Geplant ist, die Ergebnisse der Langzeitbeobachtung für Behörden, politische Entscheidungsträger und die interessierte Öffentlichkeit in einer offenen Datenbank zugänglich zu machen. Auch die Versicherungswirtschaft wird beispielsweise Informationen nutzen können, um die Wahrscheinlichkeit von Extremwetter-Ereignissen besser vorhersagen zu können.