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Forschung an der Freien Universität Berlin

Klimatrends in der Atmosphäre


Prof. Dr. Manfred Geb
Prof. Dr. Karin Labitzke
Fachbereich Geowissenschaften
Institut für Meteorologie
Carl-Heinrich-Becker-Weg 6-10, 12165 Berlin, Germany
Telefon (030) 838 71 141/166

[Vulkan]

Vulkaneruptionen haben vorübergehend einen markanten Einfluß auf das Klima


Einführung

Durch menschliche Aktivitäten wird die chemische Zusammensetzung der Atmosphäre verändert und die Oberfläche der Erde umgestaltet. Beides beeinflußt das Klima. So steigen bekanntlich die Konzentrationen klimarelevanter Spurenstoffe deutlich an: z.B. Kohlendioxid im wesentlichen durch das Verbrennen von fossilen Treibstoffen, Methan durch verstärkten Naßreisanbau und durch zunehmende Viehhaltung ,usw.

Dieser Anstieg verstärkt den natürlichen Treibhauseffekt und führt zu einer Erwärmung der Troposphäre (vom Boden bis etwa 10 km Höhe) und zu einer Abkühlung der darüber liegenden Stratosphäre (etwa 10 bis 50 km Höhe).

Andererseits führt z.B. eine anthropogene (durch Luftverschmutzung) Erhöhung des atmosphärischen Aerosols (kleine Schwefelsäuretröpfchen) regional zu einer Abkühlung der Troposphäre.

Zusätzlich zu diesen anthropogenen Einflüssen gibt es natürliche Faktoren, die das Klima beeinflussen und die das Erkennen des vom Menschen verursachten "Klima-Trends" erschweren. Dazu gehöhren z.B. Vulkaneruptionen, die in unregelmäßigen Abständen in das Klimageschehen eingreifen, und die Sonnenaktivität, die besonders im 10-12jährigen Rhythmus Einfluß auf das Klima nimmt. Auf beide Faktoren wird in den nachfolgenden Abbildungen hingewiesen.

Zum Temperaturtrend auf der Nordhalbkugel
in der Troposphäre (0-9000 m Höhe)

Regelmäßige Messungen aus der wolken- und Wetterschicht (Troposphäre) unserer Lufthülle liegen weltweit erst seit 1947 vor. Deshalb ist es naheliegend, von daher den Gang des Klimaelements Temperatur zu verfolgen. Als bester Ausgangszeitraum bietet sich das Jahrzehnt 1951-60 an, die früheste international vereinbarte aerologische Klima-Basisperiode.

Danach wurde ab 1963 jeder globale Temperaturmittelwert aus der [Klimatrend Abb. 1] troposphärischen Schicht 0-9000 m Höhe mit dem Mittelwert der Basisperiode verglichen, die jeweilige Abweichung bestimmt und alle Abweichungen zu einer Kurve zusammengesetzt, die den zeitlichen Verlauf gut erkennen läßt (unterer Teil der Abb. 1): Insbesondere nach 1976 wird es in der Troposphäre der Nordhalbkugel deutlich wärmer. Daran konnten im Prinzip auch nicht die klimawirksamen Ausbrüche der drei Vulkane Agung (1963), El Chichon (1982) und Pinatubo (1991) etwas ändern. Diese schleuderten ungeheure Mengen feinen Staubes und schwefelhaltiger Gase bis in die untere Stratosphäre, bildeten dort eine Schicht kleiner Aerosoltröpfchen, die für etwa zwei Jahre das einfallende Sonnenlicht schwächten. Dementsprechend trat in der irdischen Troposphäre nach jedem dieser Vulkanausbrüche ein vorübergehender Temepraturrückgang um rund 0.4°C ein. Trotzdem lag die globale troposphärische Mitteltemperatur im Durchschnitt der letzten 10 Jahre 0.3°C über dem Basiswert 1951-60, was einem allmählichen Temperaturanstieg von 0.1°C pro Jahrzehnt entspricht.

Zum Temperaturtrend auf der Nordhalbkugel
in der Stratosphäre (10-50 km Höhe)

Wenn sich die Troposphäre nach Vulkanausbrüchen abkühlt, weil die vorhin beschriebene Aerosolschicht in der Stratosphäre die Sonnenstrahlung schwächt, dann erwärmt sich dabei die Stratosphäre, indem sie zusätzlich auch noch von der Erde kommende Infrarotstrahlung absorbiert. Dies erkennt man im oberen Teil der Abbildung 1 deutlich nach der Eruption des El Chichon 1982 und nach der Eruption des Pinatubo 1991.

Die darauf folgenden markanten Temperaturabnahmen hängen mit einer durch das vulkanische Aerosol verursachten, vorübergehenden Abnahme des Ozons zusammen, insbesondere auch im letzten Jahr der oberen Kurve, d.h. 1993.

[Klimatrend Abb. 2] Insgesamt ändern sich die Temperaturen in der Strato- und Troposphäre entgegengesetzt, und so kann man in den letzten Jahren entsprechend zur Erwärmung der Troposphäre auch von einer Abkühlung der Stratopshäre sprechen. Die Ursachen dafür sind sehr komplex und noch nicht vollständig geklärt. Da diese Änderungen aber eng sowohl mit dem anthropogenen Ozonproblem zusammenhängen, ist die sorgfältige Analyse und Erforschung dieser Problemkreise für ein vollständiges Verständnis von Klimaänderungen unerläßlich.

Abbildung 2 zeigt deutlich, daß die Temperatur sowohl am Boden (c) wie auch in der Höhe (a und b) parallel zur Sonnenaktivität schwankt: Maxima findet man 1958, 1969, 1980 und 1990, also unabhängig von den Vulkaneruptionen. Die Minima liegen entsprechend dazwischen. Das bedeutet, daß die Trends durch den Einfluß der Sonnenaktivit&aum;t moduliert werden, wenn man auch den Mechanismus dieses Zusammenhangs bis heute noch nicht genau versteht.


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Last change: Donnerstag, 17-Jun-2004 11:29:22 MEST