VON JOACHIM LAUKENMANN
Nicht menschengemachte Emissionen, sondern die Abnahme kosmischer Höhenstrahlung ist für die Klimaerwärmung verantwortlich, behaupten dänische Meteorologen. Ein Experiment im Genfer Cern soll Klarheit schaffen.
Das Erdklima wird also doch im Himmel zusammengebraut. Wir sind aus dem Schneider. Schuld an allem ist ein Teilchenregen aus dem Weltall: an der mittelalterlichen Wärmeperiode, als die Engländer vorübergehend Wein auf ihrer Insel anbauen konnten und die Wikinger Grönland besiedelten, genauso wie an der kleinen Eiszeit im 17. Jahrhundert. Und vor allem: Der kosmische Teilchenstrom, die so genannte Höhenstrahlung, trägt auch die Hauptverantwortung für die heiss diskutierte Klimaerwärmung in diesem Jahrhundert - und nicht etwa unsere rauchenden Schornsteine und qualmenden Auspuffrohre.
All dies trifft zu, wenn sich eine neue These des dänischen Klimaforschers Henrik Svensmark bestätigt. Denn die Höhenstrahlung, so hat Svensmark beobachtet, schwankt exakt im Gegentakt zur Sonnenaktivität. Und die kosmischen Strahlen wiederum scheinen mit den Wolken zu jonglieren. Svensmark und sein Kollege Eigil Friis-Christensen haben nämlich erkannt, dass sich die gesamte Wolkenfläche in der Erdatmosphäre genau im Einklang mit der Höhenstrahlung verändert. Wenn hier wirklich ein kausaler Zusammenhang besteht, wie Svensmark behauptet, dann hat das dramatische Konsequenzen für das Verständnis des Erdklimas - denn Wolken sind ein entscheidender Kühlmechanismus der Erdatmosphäre.
Svensmarks Wolkentheorie soll nun am Kernforschungszentrum Cern in Genf unter Beweis stellen, dass sie nicht bloss heisse Luft ist. «Wir wollen mit einem Experiment testen, ob kosmische Strahlen und Wolkenbildung wirklich zusammenhängen», sagt Projektleiter Jasper Kirkby. Die Wettermacher vom Cern planen den Bau einer abfallkübelgrossen Wolkenfabrik, einer so genannten Nebelkammer. Darin wollen sie die Komponenten der Erdatmosphäre möglichst exakt duplizieren. Wenn dieses Experiment alle administrativen Hürden nimmt, wird der Beschleuniger vom Cern ab Ende 2000 hochenergetische Teilchen in die Nebelkammer schiessen. «Wir können die künstlichen kosmischen Strahlen vom Cern beliebig an- und ausschalten und hoffen so, deren Wirkungsweise genau zu verstehen», sagt Kirkby.
Heute werden im Wesentlichen vier Faktoren für eine Klimaänderung verantwortlich gemacht: Vulkanausbrüche, eine Variation der Sonnenaktivität, eine Änderung des Erdmagnetfeldes und Treibhausgase wie Wasserdampf, Kohlendioxid (CO2) und Methan. «Es ist absolut keine Frage, dass unser Planet von Treibhausgasen warm gehalten wird», sagt Kirkby. «Ohne Treibhauseffekt wäre die Temperatur auf unserem Planeten dieselbe wie auf dem Mond. Es wäre mehr als 30 Grad kälter.» So viel steht fest.
Was hingegen heftig diskutiert wird, ist die Klimawirkung des menschengemachten Anstiegs von CO2 in diesem Jahrhundert. Und hier scheiden sich die Geister. «In den letzten Jahrzehnten ist ganz klar die Auswirkung von CO2 zu sehen», sagt etwa der Klimaforscher Thomas Stocker von der Uni Bern. Kirkby meint dagegen, «die kosmische Strahlung könnte für einen grossen Teil der Erwärmung in diesem Jahrhundert verantwortlich sein.» Kaum auszudenken das Erstaunen in den
Gesichtern von Umweltministern und Klimakonferenzlern, wenn der Grabenkampf um die Treibhausgase plötzlich von der Höhenstrahlung aus der Luft entschieden wird.
Schon lange versuchen die Klimatologen, den Einfluss der Sonne auf den Wärmehaushalt der Erde abzuschätzen. Die beobachtete Steigerung der Sonnenaktivität in diesem Jahrhundert, erkennbar an der Zunahme der Sonnenflecken, ist aber allenfalls gut genug für eine Erwärmung um 0,1 Grad. Für die gesamte Temperaturerhöhung um 0,6 Grad seit der industriellen Revolution reicht die Sonne als Erklärung nicht aus. «Daher suchten wir nach einer Art Verstärkungsmechanismus der Sonnenaktivität», sagt Svensmark. Und die Wolken waren ein vielversprechender Kandidat.
Auf einem Schnappschuss der ganzen Erde sind in der Regel knapp zwei Drittel der Atmosphäre von Wolken bedeckt. Svensmark fand, dass diese Wolkenbedeckung um rund fünf Prozent variiert, und zwar in einem Rhythmus von elf Jahren. Das wiederum ist genau die Periode, mit der die Sonne ihre Strahlungsintensität verändert - der Zyklus der Sonnenflecken.
Hier kommen die Höhenstrahlen ins Spiel. Bevor diese in die Erdatmosphäre eindringen können, müssen sie sich durch die Heliosphäre kämpfen, eine Art magnetischer Schutzwall um die Sonne, der das gesamte Planetensystem kugelförmig umschliesst. Da es sich bei den kosmischen Strahlen um geladene Teilchen handelt - vorwiegend um Protonen und leichte Atomkerne - werden sie vom Magnetfeld in der Heliosphäre abgelenkt. Und je höher die Sonnenaktivität, desto stärker das Magnetfeld und desto weniger Teilchen erreichen die Erde. Folglich werden laut Svensmarks Theorie in Zeiten hoher Sonnenaktivität weniger Wolken gebildet, was die Temperaturkurve der Erde nach oben treibt.
Dass Wolken einen bedeutenden Einfluss auf die Temperatur haben, ist aus dem Alltag bestens bekannt. Jeder und jede kennt das Frösteln, wenn die Sonne über dem Freibad von Wolken abgeschirmt wird. Umgekehrt können Wolken auch Wärme speichern: Eine wolkige Nacht ist wärmer als eine klare. So gibt es eine Reihe von konkurrierenden Kühl- und Wärmeffekten. Der Gesamteffekt aller Wolken ist aber eine Abkühlung, da eine Wolkendecke mehr vom einfallenden Sonnenlicht reflektiert, als Wärmestrahlung an die Erde abgibt.
Wenn sich die Wolkendecke mit dem elfjährigen Sonnenzyklus ändert, hat das allerdings kaum einen Einfluss auf das Erdklima. Dieses ist viel zu träge, als dass es innerhalb weniger Jahre reagieren könnte. Vor allem die Wassermassen der Ozeane funktionieren wie Wärmepuffer und verhindern einen schnellen Temperaturanstieg. Dennoch ist der Zusammenhang zwischen Sonnenaktivität und Wolkenfläche von grundlegender Bedeutung. Ein längerfristiger Anstieg der Sonnenaktivität kann nämlich durchaus zu einer Erwärmung führen - und genau das zeigt die Analyse von radioaktivem Kohlenstoff und Beryllium.
Beide Isotope werden von der kosmischen Höhenstrahlung produziert. Pflanzen nehmen sie auf, und sie lagern sich auch im ewigen Eis ab. Über die Häufigkeit der Isotope in Baumringen und Eisbohrkernen schliessen die Forscher auf die Intensität der Höhenstrahlung. Und in diesem Jahrhundert weisen die Daten ganz klar auf eine Reduktion des kosmischen Teilchenregens. Nach Svensmarks Theorie ist damit via Abnahme der Wolkendecke eine stete Erwärmung verbunden.
Auch in früheren Jahrhunderten hat das Wetter Kapriolen gedreht und fast immer konnte Svensmark diese Klimaänderungen mit der Höhenstrahlung in Einklang bringen. Während der kleinen Eiszeit von 1600 bis 1800 rauschten aussergewöhnlich viele kosmische Strahlen auf die Erde nieder. In der mittelalterlichen Wärmeperiode zwischen 1000 und 1300 war die Sonne besonders aktiv und die Höhenstrahlung entsprechend schwach ausgeprägt. Diese Klimaschwankungen waren mindestens so gross wie die gegenwärtige Erwärmung und hatten sicher nicht das Geringste mit einem von Menschen verursachten Treibhauseffekt zu tun. Auch gegen Ende der letzten Eiszeit vor rund 12 000 Jahren zeichnete sich eine scharfe Abnahme der Höhenstrahlung ab.
Natürlich ist es denkbar, dass ein völlig anderer Mechanismus die Wolkenbedeckung regelt. Auch wenn die Variationen von Höhenstrahlung und Wolkenfläche einander entsprechen, ist das noch kein Beweis für einen direkten Zusammenhang. Andere Faktoren wie die Schwankung der Oberflächentemperatur von Ozeanen oder die ultraviolette Strahlung der Sonne sind auch im Gespräch.
Die Nebelkammer am Cern soll Klarheit schaffen. Kirkby möchte beweisen - oder widerlegen - dass die Höhenstrahlung Wolken bilden kann. «Wenn Svensmark recht hat», meint Kirkby, «dann muss die kosmische Höhenstrahlung einen Einfluss auf die Bildung von winzigen Schwebeteilchen haben.» Denn Schwebeteilchen, auch Aerosole genannt, dienen als Kondensationskeime für die Wolkenbildung. Der schwierigste Teil des Experiments ist die genaue Simulation der Erdatmosphäre. Alle wichtigen Gase und die Aerosole müssen vorhanden sein. Natürlich müssen Druck und Temperatur stimmen. Vergleichbar einfach ist dagegen die Herstellung von künstlichen kosmischen Strahlen verschiedener Energien mit dem Beschleuniger am Cern.
Sollte sich mit dem Wolken-Experiment ein direkter Zusammenhang zwischen Höhenstrahlung und Wolkenbildung herausstellen, möchte Kirkby gleich noch einen Schritt weitergehen. Er hält es für möglich, eine Langzeitprognose des Erdklimas aufzustellen. Dazu muss das «magnetische Wetter» in der Heliosphäre beobachtet und vorausgesagt werden.
Vielleicht verkündet uns dann im nächsten Jahrtausend ein globaler Wetterfrosch: schwache kosmische Höhenwinde aus Nord-Ost. Mittelalterliches Weinbauklima auf den britischen Inseln. Warmfront über Grönland. Noch tausend Jahre bis zur nächsten Eiszeit.
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