Seite 2: Bismut(III)-iodid in Cirruswolken

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Mitchell war die längste Zeit seiner Karriere gegen das Geoengineering. Es kam ihm unglaublich arrogant vor, dass die Menschheit der Meinung war, mit dem fein austarierten Klimasystem herumspielen zu können. Aber wie viele andere Forscher, die jahrzehntelang immer beängstigendere Prognosen lasen, während die Welt selbst die lautesten Warnungen ignorierte, hat er seine Meinung widerstrebend geändert. Mitchell beschloss, seiner Idee weiter nachzugehen. 2009 veröffentlichte er mit einem Kollegen einen Artikel im Fachjournal "Environmental Research Letters", in dem er das Aussäen von Bismut(III)-iodid in Cirruswolken vorschlug. Die anorganische Substanz kann in Partikeln von weniger als einem Mikrometer erzeugt werden. Mitchell hat kürzlich berechnet, dass für seinen Plan etwa 160 Tonnen pro Jahr nötig wären. Die Kosten veranschlagte er auf rund sechs Millionen Dollar.

Nicht alle Wissenschaftler stimmen Mitchells Vorschlag zu. In einem 2013 veröffentlichten "Science"-Artikel schlussfolgerte der Atmosphärenwissenschaftler Dan Cziczo vom Massachusetts Institute of Technology (MIT), dass die Eiskristallbildung um Staubpartikel bereits der dominante Mechanismus bei der Entstehung von Cirruswolken war. Würde man also noch mehr Staub freisetzen, entstünden ganz anders als geplant dickere Wolkenschichten, unter denen noch mehr Wärme gefangen wäre. Das noch viel größere Problem an Mitchells Idee ist Cziczo zufolge die Tatsache, dass Wolken der am wenigsten verstandene Teil der Klimaentstehung seien. Wir wüssten bei Weitem zu wenig, um sie für unsere Zwecke einzuspannen. "Dagegen wissen wir, dass die Klimagase das Problem sind, also ist die Lösung, diese zu entfernen."

Doch Mitchell ließ nicht locker. Der Forscher machte sich daran, Eiskristall-Konzentrationen mithilfe des Nasa-Satelliten Calipso zu beobachten. Er wollte wissen, ob sein Konzept funktionieren könnte, solange die Impfung der Wolken in Gebieten passiert, in denen die Cirruswolken primär ohne Staubpartikel entstehen. In seinem Büro zeigt er auf eine Karte auf seinem Computerbildschirm. Dunkel- und hellblaue Punkte repräsentieren Cziczos staubhaltige Wolken. Sie dominieren die mittleren Breitengrade und bedecken den Großteil von Südamerika und Afrika. Die höheren Breitengrade dagegen sind rot, gelb und grün gepunktet. Sie zeigen die Sorte Wolken, die Mitchell vorschwebt.

Die Satellitenbilder legen nahe, dass unter sehr kalten und feuchten Bedingungen in der Nähe der Pole und besonders im Winter winzige Eiskristalle spontan ohne Staubpartikel entstehen können. Unter diesen Voraussetzungen könnte das Aussäen der Bismut(III)-iodid-Partikel also funktionieren, so Mitchell. Der Forscher glaubt sogar, dass die Natur einen Feldtest für ihn durchführen könnte. Im Frühjahr und Winter wirbeln starke Winde regelmäßig große Staubstürme in den Wüsten der Mongolei und dem westlichen Rand von China auf. Die Staubpartikel wehen über den Pazifik und treffen auf Höhenwinde, die sie bis über die Rocky Mountains tragen.

Wenn Mitchell recht hat, sollte dieser Staub die Entstehung von dünneren Cirruswolken in einem Gebiet begünstigen, in dem sonst typischerweise die dickere Sorte dominiert. Lange gab es keine Möglichkeit, dieses Phänomen genau zu beobachten – bis die Nationale Ozean- und Atmosphärenbehörde (NOAA) der USA letztes Jahr einen Satelliten mit der geeigneten Bildgebungstechnologie sowie Sensoren zur Temperaturmessung in Wolken ins All schoss. Der Satellit sollte genau ermitteln können, wie sich die Mikrophysik der Wolken verändert, wenn die Staubpartikel die Rockys überqueren. Einen entsprechenden Forschungsantrag hat Mitchell bereits bei der NOAA eingereicht. Noch hat die Behörde allerdings nicht zugesagt.

So könnten ihm die Harvard-Professoren David Keith und Frank Keutsch mit einem eigenen Experiment zuvorkommen. Mitte bis Ende 2018 wollen die beiden einen Höhenballon in Tucson (Arizona) steigen lassen. Es soll der Startschuss für ein Forschungsprojekt werden, das die Machbarkeit und Risiken des sogenannten Solar Radiation Management prüft. Wie bei Mitchells Idee geht es auch hier darum, mehr Sonnenstrahlen ins All zurückzuschicken. Allerdings wollen die Forscher sie schon in den oberen Atmosphärenschichten reflektieren. Dies geschieht natürlicherweise, wenn ausbrechende Vulkane mehrere zehn Millionen Tonnen Schwefeldioxid in die Luft schleudern. Keith und Keutsch wollen dazu künstlich Substanzen in die Stratosphäre sprühen.

Vulkanausbrüche zeigen grundsätzlich, dass dieser Mechanismus die Temperaturen senken kann. Sie zeigen aber auch, welche Nebenwirkungen der Eingriff haben kann: Vulkanausbrüche haben insbesondere in bestimmten Gebieten zu veränderten Regenfällen geführt. Darüber hinaus ist bekannt, dass Schwefeldioxid die Ozonschicht schwächt.

Das Ballonexperiment soll nun helfen, die Wissenslücken zu schließen. Keith hat bereits umfangreiche Klimamodellierungen durchgeführt, um beispielsweise herauszufinden, ob andere Materialien wie Tonerde, Diamantenpulver und Kalziumkarbonat einen neutralen oder sogar positiven Effekt auf die Ozonschicht hätten. Aber nur mit dem Ballonexperiment kann er die Modelle mit realen Daten füttern, um mehr über die relevante Stratosphärenphysik und -chemie zu lernen. "Man kann sich sehr täuschen, wenn man nicht rausgeht und direkt nachmisst", betont Keith.

Er arbeitet bereits mit dem Ballonunternehmen World View Enterprises an einem passenden Design, um die Propeller, die nötigen Sprühgeräte und Sensoren zu befestigen. Während der ersten Flüge sollen die grundlegenden Flugeigenschaften des Ballons geprüft werden. Anschließend soll das eigentliche Experiment folgen und eine feine Partikelwolke – wahrscheinlich Kalziumkarbonat – in der Stratosphäre freigesetzt werden. Der Ballon würde – angetrieben von den Propellern – mit den Sensoren die Spur der Partikel verfolgen und messen, wie gut sie das Sonnenlicht streuen, ob sie sich zusammenballen oder verteilen und wie sie mit den Vorstufen von Ozon reagieren.

Es wird womöglich noch Jahre dauern, um herauszufinden, was von den Geoengineering-Ansätzen zu halten ist. Aber wenn das Ergebnis feststeht – was machen wir mit ihm? Das Paradoxe an den Experimenten ist: Je erfolgreicher sie laufen, desto schwerer fällt die Entscheidung, was aus ihnen folgen sollte. Denn gefährlich bleibt die Methode. Ganze 27 Risiken und Bedenken hat beispielsweise der Klimawissenschaftler Alan Robock von der Rutgers University aufgelistet, neben der Ge-fahr für die Ozonschicht auch das Risiko für weniger Regen in Afrika und Asien. Die Wahrscheinlichkeit sei groß, dass Geoengineering letztlich zu riskant ist, um es jemals zu versuchen.

"Wir wissen nicht, was wir nicht wissen", sagt Robock. "Sollen wir den einzigen Planeten, auf dem wir intelligentes Leben kennen, diesem komplizierten technischen System aussetzen?"

Wir steuern wahrscheinlich auf die furchtbare Entscheidung zu, ob wir die klaren Gefahren des Klimawandels akzeptieren oder die unbekannten Risiken des Geoengineerings in Kauf nehmen. Doch wenn wir sie nicht erforschen, könnten die Folgen noch schlimmer sein. Die Gefahr ist durchaus real, dass die Menschheit unter dem Druck massiv steigender Temperaturen Klimawerkzeuge einsetzt – in der Hoffnung auf rasche Kühlung, aber ohne jemals die Methoden getestet zu haben. "Die Notwendigkeit für eine künstliche Klimabeeinflussung könnte schneller kommen, als wir die Situation begreifen können", warnt Mitchell. (bsc)