Wettermanipulation (Geoengineering): Veröffentlichte Möglichkeiten


Forscher im Einsatz: Klima ausser Kontrolle

Dieses sogenannte Geoengineering ist umstritten - doch manch ein Forscher fürchtet, dass ohne solche Maßnahmen die Erderwärmung ganz außer Kontrolle geraten könnte. Gleichzeitig gibt es viele Gegenargumente. Eines davon ist, dass die Menschheit bisher viel zu wenig über die möglichen Folgen von Geoengineering weiß.

2018 Spiegel.de - Geoengineering: Regierung will künstliche Eingriffe ins Erdklima regeln

Wettermanipulation (Geoengineering): Veröffentlichte Informationen

Tagesschau, 2017: Experimente mit Geo-Engineering

Das Wetter zu kontrollieren war schon immer ein Traum der Menschheit. Vor allem wenn Hitze oder Hagel ganze Ernten vernichten oder Wirbelstürme verheerende Schäden anrichten, scheint der Mensch den Naturgewalten hilflos ausgeliefert zu sein. Tatsächlich gehören jedoch bereits heute unterschiedliche Wetter beeinflussende Maßnahmen zum Alltag in vielen Gebieten der Welt. Welche Gefahren lauern wenn unser Wetter kontrolliert und reguliert wird?

Geoengineering-Projekte

Die Heinrich-Böll-Stiftung hat auf einer interaktiven Karte über 800 Geoengineering-Projekte weltweit zusammengefasst. Enthalten sind u. a. Projekt zur Speicherung von CO2, Strahlungsmanagement und Wettermodifizierungen.

Geoengineering: Informationen und Manipulationen im Einsatz

Geoengineering: Das Klima ist nur eine Frage der Einstellung

Das Weltklima regeln wie eine Klimaanlage: Das ist die Idee des Geoengineerings. Klingt nach einer Schnapsidee, wird aber schon mit eingeplant. Was genau steckt dahinter?

Manchmal scheint es, als müsste man einen Berg erklimmen, um Forschung zu verstehen. Trotzdem sollte man sich hin und wieder dorthin aufmachen, auch wenn es richtig anstrengend wird. Die Serie "Die Zumutung" beschreibt Grundlagen, Probleme und zukünftige Herausforderungen in der Wissenschaft. Dieses Mal: Kann Geoengineering den Planeten retten?

Basislager

Gehen Sie erst los, wenn Sie die folgenden Grundlagen in Ihren Rucksack gepackt haben.

Diesmal führt die Tour nicht auf einen normalen Berg, sondern auf einen Vulkan. Das ist zumindest das passende Bild, um über Geoengineering nachzudenken, also die gezielte Veränderung des Klimas durch Großtechnologie. Denn Vulkane können Schwefelpartikel in die obere Atmosphäre pusten, wo sie einen Teil der Sonnenstrahlung abschirmen und die Erde abkühlen lassen. Könnte man diesen Effekt nachahmen, um die globale Erwärmung zu bremsen? Das ist die Idee des Geoengineerings. Eine von mehreren Ideen.

Geoengineering ist der Plan C der Klimapolitik. Plan A lautet: Die Menschheit muss weniger CO₂ ausstoßen. Ein guter Plan, aber es hapert an der Umsetzung. Plan B ist die Anpassung an den Klimawandel, beispielsweise durch hitzeresistente Getreidesorten. Früher tabu, heute Realpolitik. Nun also Plan C.

Geoengineering (auch: Climate Engineering) wird gerne als "Klima-Klempnern" geschmäht, als wären ein paar Ingenieure nun völlig durchgedreht. Allerdings betreibt die Menschheit mit ihren Kohlekraftwerken, Autos und Viehherden schon heute eine Art Geoengineering: die globale Erwärmung. Der Unterschied ist, dass die globale Erwärmung eine unerwünschte Nebenwirkung menschlichen Wirtschaftens ist, während "echtes Geoengineering" nur dem alleinigen Zweck dienen würde, das Klima des Planeten Erde zu regeln.

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft unterstützt hierzulande 18 Universitäten und Institute mit insgesamt zehn Millionen Euro, um Geoengineering zu erforschen. Die Wissenschaftler sollen nicht die Technik für einen globalen Thermostaten entwickeln, sondern die Risiken und Nebenwirkungen von Eingriffen ins Klimasystem abschätzen. In anderen Ländern ist das ähnlich. Allerdings: "Diese Forschung wird missbraucht werden." Das sagt der Physiker David Keith, der sich an der Harvard University mit Geoengineering befasst. "Ölkonzerne und Petrostaaten werden versuchen, sich aus der Verantwortung zu stehlen, indem sie uns das Wort im Mund umdrehen." Nach dem Motto: Wozu CO₂ sparen, wenn Wissenschaftler am Klimadesign arbeiten? Das ist der zweite Grund, warum eine Vulkanwanderung die passende Metapher ist: Die Sache ist nicht ungefährlich. Gut möglich, dass man auf dem Gipfel steht, und der ganze Berg fliegt einem um die Ohren.

Erster Anstieg

Los geht’s! Auf leichten Anhöhen begegnen Sie Erkenntnissen, die Sie ins Schwitzen bringen können

Der erste Wegabschnitt sieht harmlos aus. Es geht durch den Wald, und der steht auf der Seite der Guten – solange er nicht abgeholzt wird. Denn ein wachsender Wald holt CO₂ aus der Luft und verwandelt es in Baumstämme. So wirken Wälder dem CO₂-Anstieg entgegen. Aber in den Szenarien der Geoingenieure braucht es große Mengen neuer, schnell wachsender Bäume, um mehr CO₂ aus der Luft zu holen. Mit welchen Nebenwirkungen ist dieser Pfad verbunden?

Geoengineering wird gemeinhin in zwei grundverschiedene Ideen unterteilt. Erstens: die Sonneneinstrahlung, die auf den Erdboden trifft, verringern. "Sonnenstrahlungsmanagement" heißt das verniedlichend, Solar Radiation Management (SRM), und dazu gehört das Vulkan-Spielen. Zweite Idee: Kohlendioxid aus der Atmosphäre entfernen, Experten reden von "Carbon Dioxide Removal" (CDR). Weniger CO₂ heißt weniger Treibhauseffekt heißt weniger Erwärmung. Zu diesen Ideen gehört die Aufforstung. Wer im Garten einen Baum pflanzt, macht kein Geoengineering. Wer in halb Europa Birken verbreiten würde, der schon.

Was könnte falsch daran sein, CO₂ wieder aus der Luft zu holen? Der Vorteil der CDR-Technik ist, dass Kohlendioxid einfangen anders als Vulkan spielen der Ursache des Klimawandels entgegenwirkt, also dem CO₂-Anstieg in der Atmosphäre. Außerdem sinkt damit das zweite große Umweltrisiko neben der globalen Erwärmung: Die Ozeanversauerung, also im Meer gelöstes Kohlendioxid, bringt das Ökosystem der Meere durcheinander. Das Problem: Um große Mengen CO₂ einzufangen, braucht man eine ähnliche Infrastruktur wie die, mit der wir das CO₂ in die Luft blasen.

Um die globale Erwärmung unter zwei Grad gegenüber der vorindustriellen Zeit zu halten, müssten die Treibhausgasemissionen im Jahr 2020 ein Maximum erreichen und dann rapide sinken, sodass die Weltwirtschaft ab dem Jahr 2050 entkarbonisiert wäre, also CO₂-neutral operieren würde (Carbo ist lateinisch für Kohle). Das ist allein durch reduzierte CO₂-Emissionen nicht zu schaffen. Realistische Szenarien, die das Zwei-Grad-Ziel erreichen sollen, sehen deshalb die Speicherung oder den Einfang von CO₂ vor. Erst recht für das 2016 in Paris formulierte Ziel, die Temperaturerhöhung möglichst auf 1,5 Grad zu begrenzen. Nur scheuen sich Klimapolitiker, von Geoengineering zu sprechen.

Welche Technologie wäre dafür geeignet?

"Sowohl für das Zwei-Grad-Ziel als auch für das 1,5-Grad-Ziel müssen ziemlich sicher Technologien für negative Emissionen eingesetzt werden", schreiben die Klimaforscher Johan Rockström und Hans Joachim Schellnhuber in einer Analyse des Paris-Abkommens. "Negative Emissionen" ist ein ähnlich absurder Begriff wie "negatives Wachstum" und bedeutet schlicht, dass CO₂ aus der Atmosphäre verschwindet. Die Rechnung geht so: Um die Erderwärmung auf 1,5 Grad zu begrenzen, dürfte die Menschheit seit 2016 insgesamt nur noch 400 Milliarden Tonnen Treibhausgase ausstoßen (gerechnet in CO₂-Einheiten). Derzeit betragen die Emissionen pro Jahr 40 Milliarden Tonnen. Wenn das so weiterginge, wäre das erlaubte CO₂-Budget 2026 erschöpft. Selbst wenn man fossile Energieträger eines Tages komplett durch erneuerbare Energien ersetzen könnte, würden Landwirtschaft und Viehhaltung weiterhin Treibhausgase verursachen. Eine entkarbonisierte Wirtschaft müsste diese Emissionen durch CO₂-Speichertechnik ausgleichen.

Welche Technologie wäre dafür am besten geeignet? Welche Nebenwirkungen und Risiken wären damit verbunden? Und welche Mengen CO₂ ließen sich überhaupt aus der Luft holen?

Eine Möglichkeit, den CO₂-Anteil der Atmosphäre zu reduzieren, klingt recht simpel: CO₂ lässt sich mithilfe chemischer Verfahren aus der Luft extrahieren. "Direct Air Capture" (DAC) lautet der Fachbegriff: direkt aus der Luft gefangen. Anschließend müsste man das Kohlendioxid in unterirdischen Gesteinsschichten speichern oder, noch besser, mit Wasserstoff zu synthetischem Treibstoff recyceln. Die Technik steht noch am Anfang, und die Kosten pro Tonne aufgefangenem CO₂ betragen stolze 200 bis 1.000 Dollar. DAC wird allenfalls in der zweiten Hälfte des Jahrhunderts eine Rolle spielen, schätzen Ökonomen des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung (PIK), denn eine andere, biologische Technik ist derzeit viel billiger: Pflanzen anbauen und in Bioenergieanlagen verheizen, während das dabei entstehende CO₂ unterirdisch gespeichert wird (Aufforstung allein bringt zu wenig). Die Abkürzung für das Verfahren lautet BECCS.

In den entsprechenden Geoengineering-Szenarien sind dafür "Energiewälder" aus Pappeln, Weiden Eukalyptusbäumen und Robinien vorgesehen. Die sparen mehr CO₂ ein als Raps- oder Maisfelder, brauchen aber auch mehr Wasser. In diesen Wäldern wird man nicht spazieren gehen, und die Artenvielfalt werden sie auch nicht fördern: Es sind hochgezüchtete "Kurzumtriebsplantagen". Acht Jahre dürfen die Bäume wachsen, dann werden sie abgeholzt und in Kraftstoff, Strom oder Wärme umgewandelt.

Lena Boysen vom Max-Planck-Institut für Meteorologie hat ausgerechnet, wie viel Land man bräuchte, um mit BECCS das Zwei-Grad-Ziel einzuhalten: Die in Paris zugesicherten CO₂-Einsparungen der Staatengemeinschaft vorausgesetzt, müssten auf einem Viertel aller Landwirtschaftsflächen Energiepflanzen angebaut werden. "Da müssten schon alle Menschen Vegetarier werden", sagt Boysen, dann wären Flächen frei, die heute der Viehhaltung dienen. Boysens Simulation geht von der optimistischen Annahme aus, dass 75 Prozent des Kohlendioxids aus den Biokraftwerken in unterirdischen Gesteinsschichten gespeichert werden. Doch in den USA zum Beispiel ist der Untergrund durch Fracking bereits so zerklüftet, dass das CO₂ womöglich wieder entweicht. Boysen sagt: "Ich bin dafür, Bäume anzupflanzen, aber dies ist nicht die große Lösung, um den Klimawandel zu bekämpfen."

Um die Erderwärmung unter zwei Grad zu halten, müsste die BECCS-Technologie Ende des Jahrhunderts jährlich zehn Gigatonnen Kohlendioxid unterirdisch speichern, schätzen der PIK-Chef Hans Joachim Schellnhuber und sein designierter Nachfolger Johan Rockström. Das entspricht der Menge CO₂, die die Ozeane jährlich aufnehmen – und ist nicht zu schaffen. Schellnhuber mag Metaphern. Er sagt: "Im Klimadrama, das sich gerade auf der großen Bühne namens Erde entfaltet, ist CO₂-Speicherung nicht der Held, der uns vor dem Untergang bewahrt, nachdem alle anderen gescheitert sind. Sondern eher ein Schauspieler in der Nebenrolle, der von Anfang an mit dabei sein muss, während die CO₂-Vermeidung die Hauptrolle spielt."

Am Steilhang

Atmen Sie tief durch: Es ist alles ganz anders, als Sie dachten – aber Sie schaffen das.

Die Waldgrenze ist erreicht, es geht hinaus in die Sonne. Ohne das Licht und die Wärme der Sonne gäbe es bekanntlich kein Leben auf der Erde, aber heute wäre zahlreichen Regionen damit geholfen, wenn die Sonnenstrahlung etwas schwächer wäre, denn dies könnte die globale Erwärmung ausgleichen und die Folgen des Klimawandels abmildern. Diese Hoffnung wird jedenfalls mit dem Solar Radiation Management (SRM) verknüpft. Mehr Schatten, bitte!

Auf diesem Weg ignorieren wir einige Nebenpfade wie den Vorschlag, Straßen und Dächer weiß anzustreichen oder in Jules-Verne-Manier Spiegel in den Orbit zu schießen, um einen Teil der Sonnenstrahlung zurück ins Weltall zu reflektieren. Das mag theoretisch funktionieren, spielt aber in der wissenschaftlichen Geoengineering-Diskussion derzeit keine Rolle. Man sollte allerdings daran erinnern, dass Vorschläge (und Warnungen) zur globalen Klimakontrolle keine Erfindung der vergangenen Jahre sind. Nach dem Zweiten Weltkrieg spekulierten Naturwissenschaftler in den USA und der Sowjetunion über die Möglichkeit, mithilfe von Atombomben die Kontinente zu verändern, Meeresströmungen umzuleiten und beispielsweise das Nordpolarmeer von Eis zu befreien. Heute sind die Vorschläge weniger brachial, in der Wirkung aber vergleichbar.

Unfreiwillig betreibt der Mensch auch heute schon eine Art Solar Radiation Management: Emissionen von Industrie und Verkehr reichern die Atmosphäre mit winzigen Partikeln an, sogenannten Aerosolen. Die Wirkung dieser Teilchen auf Wolkenbildung und Sonnenstrahlung ist kompliziert, aber in der Summe kühlen sie die Welt ab. Seit Beginn der Industrialisierung hat sich die globale Durchschnittstemperatur um rund ein Grad erhöht. Ohne den kühlenden Effekt der Aerosole wäre es 1,3 Grad wärmer, schätzen Klimaforscher. Dreckige Luft hemmt die globale Erwärmung.

Darf man Geoengineering machen?

Als Gegenmaßnahme zur globalen Erwärmung sieht Solar Radiation Management vor, tonnenweise Aerosole mit Ballons oder Flugzeugen in oberen Atmosphärenschichten zu versprühen. Innerhalb von zehn bis zwanzig Jahren ließe sich die Welt dadurch wieder auf vorindustrielles Niveau abkühlen, schätzt der Weltklimarat in seinem jüngsten Bericht. Der Pinatubo-Vulkan auf den Philippinen hat 1991 vorgemacht, wie das funktioniert. Er katapultierte damals rund zehn Millionen Tonnen Schwefel in Form von Schwefeldioxid in die Stratosphäre. Die Höhenwinde verteilten diese rund um den Globus. Für die Menschen nicht wahrnehmbar, lag die Erde ein wenig im Schatten. In den darauffolgenden Monaten sank die globale Durchschnittstemperatur um ein halbes Grad.

Allerdings: Vulkan spielen würde nicht einfach das Klima von früher wiederherstellen. Denn Aerosole einerseits und Treibhausgase andererseits beeinflussen das Klimasystem unterschiedlich: Treibhausgase reflektieren die Wärmestrahlung der Erde zurück in Richtung Erdboden, so wie das Glasdach eines Treibhauses. Aerosole hingegen sorgen dafür, dass von vornherein weniger Sonnenstrahlung die Erdoberfläche erreicht. Daher verdunstet auf der Erde weniger Wasser, es bilden sich weniger Wolken, es regnet weniger.

Simulationen vom Max-Planck-Institut für Meteorologie zeigen die Nachteile von SRM: Im globalen Mittel würde der Niederschlag um drei bis sechs Prozent abnehmen, über Nordamerika, Europa und weiten Teilen Asiens sogar um zehn bis zwanzig Prozent. Die Ozeanversauerung ginge weiter. Außerdem würde die Ozonschicht durch chemische Reaktionen ausgedünnt. Und: SRM senkt die Temperatur vor allem tagsüber und regional unterschiedlich, in den Tropen mehr als an den Polen. Das Klima wäre daher regional und im Tag-Nacht-Zyklus anders als heute.

Dennoch: "Große Naturkatastrophen wie ein Ausbleiben des Monsunregens erwarten wir nicht", sagt Max-Planck-Forscher Hauke Schmidt. Der Weltklimarat schreibt: "Ein Klima mit SRM und hoher CO₂-Konzentration in der Atmosphäre wäre dem Klima des vergangenen Jahrhunderts näher als eine Welt mit erhöhter CO₂-Konzentration und ohne SRM." SRM wäre demnach das kleinere Übel. Doch wehe, die Weltgemeinschaft würde sich eines Tages entschließen, den künstlichen Vulkanismus wieder zu beenden. Dann droht der "Termination Shock": Angenommen, man würde die globale Durchschnittstemperatur durch Solar Radiation Management konstant halten, während die Treibhausgasemissionen weiter ansteigen. Wenn das Geoengineering nach 50 Jahren aus welchen Gründen auch immer gestoppt würde, stiegen die Temperaturen innerhalb von nur 20 Jahren um zwei Grad an. Das wäre der Klimawandel in Zeitraffer.

Auf zum Gipfel

Jetzt wird es zugig: Diese Theorie müssen Sie meistern, um auf der Höhe der Zeit anzukommen.

Geoengineering berührt moralische, wissenschaftliche, politische Fragen. Kann man Geoengineering machen? Darf man? Soll man? Und wer ist eigentlich "man"? Arme Länder, reiche Länder, die Inselstaaten, Konzerne, das Militär, die UN? Wir nähern uns dem Kraterrand und seilen uns lieber an. Dies ist eine Gratwanderung.

Als der Hamburger Meteorologe Hauke Schmidt mit Fachleuten und NGOs außerhalb seines Instituts über Geoengineering diskutierte, drängten sich unbequeme Fragen auf: Wenn Geoengineering funktioniert, warum sollen wir das Klima eigentlich nur zurückdrehen? Warum nicht das für den Menschen optimale Klima erzeugen? Dummerweise wäre es je nach Region unterschiedlich. In Sibirien wärmer, in der Sahara kühler. Man müsste für jede Weltgegend ein anderes Klima erzeugen. "Ein beängstigender Gedanke", sagt Schmidt. "Da gerät man schnell auf eine abschüssige Bahn."

Kann man Geoengineering machen? Im Prinzip ja, aber die Simulationen haben viele Unsicherheiten. Kohlendioxid einfangen (CDR) scheint gegenüber Vulkan spielen weniger riskant. Doch die BECCS-Technik wird mit der Landwirtschaft um Ackerflächen konkurrieren. Direct Air Capture benötigte eine Infrastruktur wie heute die Mineralölindustrie. Und das Düngen der Ozeane mit dem CO₂ bindenden Mineral Olivin würde die Biochemie der Meere durcheinanderwirbeln. Die Forscher reden von einer Risk-Risk-Situation: Geoengineering ist riskant, Nichtstun ebenso.

Darf man Geoengineering machen? Es kommt darauf an. Die Environmental Modification Convention von 1978 verbietet Wetter- und Umweltveränderungen als Mittel der Kriegsführung. Das Übereinkommen zur Verhütung der Meeresverschmutzung verbietet die Ozeandüngung. Die Biodiversitätskonvention verbietet Geoengineering, wenn darunter die Biodiversität leidet. Die Heinrich-Böll-Stiftung und andere NGOs fordern ein umfassendes Verbot, ähnlich dem Kernwaffenteststopp-Vertrag. Ethiker des Carnegie Councils sind zurückhaltender: Unter c2g2.net organisieren sie die Debatte über eine Regulierung von Geoengineering.

Soll man Geoengineering machen? Der Philosoph Toby Svoboda hat ein Buch über die Ethik des SRM geschrieben. Ein Utilitarist würde das Ganze pragmatisch angehen und das Nutzen-zu-Schaden-Verhältnis des Geoengineerings maximieren. Schaden und Nutzen sind jedoch zwischen den Weltregionen und Generationen ungleichmäßig verteilt. Svoboda argumentiert, dass jene Staaten, die am stärksten unter dem Klimawandel leiden, das größte Mitspracherecht haben sollten. Und dass die Mitglieder der Klimarahmenkonvention UNFCCC – das sind alle Nationen der Erde – legitimiert sein sollten, SRM-Maßnahmen zu beschließen. Aber: "Sollten wir uns eines Tages in einem Szenario wiederfinden, in dem SRM moralisch geboten erscheint, müssen sich viele von uns massives moralisches Versagen vorwerfen lassen." Weil sie nicht genug für die CO₂-Vermeidung getan haben. "Das sollten wir niemals vergessen." Wir stehen am Rand des Kraters und blicken in einen Abgrund. Jetzt bloß nicht stolpern.

Quelle: Zeit.de

Wetter: Forscher wollen Blitze und Wolken mit Lasern beeinflussen

Sie wollen Blitze umleiten und Wolken zum Regnen bringen: Eine Forschergruppe in Genf arbeitet an nichts geringerem, als das Wetter mit Lasern zu beeinflussen. Unlängst gelang es ihnen, in einer Wolkenkammer Eiskristalle zu vermehren - so könnten dereinst «kühlere» Wolken erzeugt werden.

Auch gefährliche Blitzschläge wollen die Tüftler mit Lasern ablenken - etwa von startenden Flugzeugen oder heiklen Gebäuden wie Atomkraftwerken. "Wir sind zwar noch weit davon entfernt, aber wir hoffen, dass wir in Zukunft Blitze und Wolken beeinflussen können", erklärte Jérôme Kasparian von der Biophotonics-Gruppe der Universität Genf der Nachrichtenagentur sda.

Was wie Science Fiction klingt, ist dank neuen Lasern mit ultrakurzen Pulsen in den Bereich des Möglichen gerückt. Dies sind Laser, die Lichtimpulse mit einer Energie im Terawatt-Bereich (Billionen Watt) für Femtosekunden (Millionstel einer Billionstelsekunde) aussenden können. Sie sind die kürzesten Ereignisse, die heutzutage künstlich erzeugt werden können.

Einen solchen Laser hat das Team um Kasparians Chef Jean-Pierre Wolf zusammen mit Kollegen aus Deutschland und Frankreich eigens gebaut, um herauszufinden, was damit in der Atmosphäre passiert. Der "Teramobile" kann eine Energie von fünf Terawatt erzeugen und passt gerade eben in einen Frachtcontainer, sodass er auch in freier Natur einsetzbar ist.

Spukhaftes Phänomen

In der Atmosphäre kreiert der Laser ein spukhaftes Phänomen: Die hochenergetischen Laserpulse ionisieren die Luft - sie entreissen also den Luftmolekülen ihre Elektronen - und formen einen Strom leitenden Plasmakanal. Diese "Filamente" genannten Kanäle können mehrere Kilometer in die Atmosphäre hinauf reichen.

Ionisierte Gase können in einer Nebelkammer Wasser kondensieren lassen, sodass sich Tröpfchen bilden. Dies hatte der britische Nobelpreisträger Charles Wilson schon 1896 entdeckt. So kamen die Genfer Wissenschaftler auf die Idee, dass der Laser diesen Effekt noch stärker auslösen und richtige Wolken erzeugen könnte.

Wolken erzeugen, Klima kühlen

Tatsächlich bildeten sich bei entsprechenden Versuchen in einer Wolkenkammer mit Wasserdampf Wolkenschleier, die von blossem Auge sichtbar waren. Auch bei einem Feldversuch vor einigen Jahren, bei dem sie den Teramobile-Laser in den Himmel über Berlin richteten, konnten die Forscher Kondensation messen. Um es regnen zu lassen, war die Wirkung aber doch zu schwach.

Jüngste Experimente zeigen einen weiteren, unerwarteten Effekt: In einer speziellen Wolkenkammer am Karlsruher Institut für Technologie (KIT), die verschiedene Wolkentypen erzeugen kann, vermehrte der Laser die Eiskristalle in Schleierwolken um den Faktor 100. Dies sei "überraschend stark", berichteten die Forscher kürzlich im Fachblatt "Proceedings of the National Academy of Sciences" (PNAS).

Dadurch leuchteten die Wolken dreimal heller. Hellere Wolken reflektieren UV-Strahlung, die für den Klima erwärmenden Treibhauseffekt verantwortlich ist, vermehrt zurück ins All. "Wir würden davon einen Netto-Abkühlungseffekt für das Klima erwarten", sagte Kasparian.

Blitze kontrollieren

Parallel dazu verfolgen die Forscher eine andere Idee: Blitze sind elektrische Entladungen, die sich immer den einfachsten Weg suchen. Könnten die ionisierten Filamente also nicht auch Blitze ableiten? Etwas Ähnliches haben Forscher schon mit Raketen geschafft, die Metalldrähte hinter sich her ziehen. Der Blitz entlädt sich entlang des Drahts in den Boden. Die Methode ist aber noch unzuverlässig.

Tatsächlich gelang es den Genfern, mit dem Teramobile-Laser Entladungen im Labor auszulösen. Diese folgten in gerader Linie den Filamenten, statt die zufällige Zick-Zack-Route eines normalen Blitzes zu nehmen. Sogar in echten Gewitterwolken in New Mexiko konnten sie Entladungen, also quasi "Blitz-Frühstadien" erzeugen. "Um einen echten Blitz in einem Gewitter auszulösen, ist unser Laser aber nicht stark genug", sagte Kasparian. Noch nicht, ist der Physiker überzeugt.

Landende Flugzeuge schützen

Neben dem Interesse für die Forschung sieht er handfeste Anwendungen: "Gebäude wie Flughäfen und Atomkraftwerke könnten vor den Nebeneffekten der Blitze geschützt werden." Dies sind die elektromagnetischen Störungen, die beim Blitzschlag entstehen und elektronische Geräte etwa in landenden Flugzeugen stören können.

Sind das alles nur abstruse Zukunftsträume? Nein, findet die Physikerin Ursula Keller von der ETH Zürich, die ebenfalls mit ultakurzen Laserpulsen arbeitet: "Es macht schon Sinn, dass diese Ionisations-Kanäle Blitze leiten könnten." Angesichts der enormen Fortschritte in der Lasertechnologie in den letzten Jahren sei es nur eine Frage der Zeit, bis die Kraft der Laser auch für solche Effekte gross genug sei. "Diese Studien sind berechtigt", sagt sie.

Quelle: Aargauerzeitung.ch

Menschlicher Eingriff ins Klima: Sollten wir die Erde dimmen?

Ist es tatsächlich eine Lösung oder vielmehr eine Kriegserklärung, die moralisch nicht zu rechtfertigen ist? Mit Partikeln, die in die Stratosphäre geschickt werden, ließe sich das Sonnenlicht trüben und damit die Erde abkühlen. An der Frage, ob dieses so genannte Geo-Engeneering erlaubt ist, scheiden sich die Geister.

Zur Rettung der Erde vor einem Klimakollaps könnten Wissenschaftler mit einem Bombardement von Partikeln die Erdatmosphäre eintrüben und so die Temperatur auf dem Planeten drosseln. Dies ist kein Science-Fiction-Stoff, sondern eines der Themen eines Kolloquiums, das in Kiel begonnen hat. "Technisch und im Hinblick auf die notwendige Abstimmung zwischen den Staaten wäre das vielleicht in 50 Jahren möglich", sagte der Klimaforscher Prof. Martin Visbeck vom Kieler Leibniz-Institut für Meereswissenschaften (IFM GEOMAR) in einem Interview. "Wir diskutieren jetzt, ob man so etwas will, was es bringt, und unter welchen Voraussetzungen die Staatengemeinschaft sich überhaupt vorstellen könnte, solche Lösungen ins Kalkül zu ziehen."

In der Frage, ob großtechnische Verfahren (Geo-Engineering) als Notfallpläne zur Milderung des Klimawandels einkalkuliert werden sollten, sind die Wissenschaftler laut Visbeck gespalten. "Einige sagen, das gucken wir gar nicht an. Andere sagen, wir müssen uns damit beschäftigen, denn nur dann kann man eine vernünftige Aussage machen, wenn die Frage ernsthaft aufkommt." Viele wissenschaftliche, technische, ökonomische und rechtliche Probleme seien völlig offen. Visbeck ist Mitinitiator des Kolloquiums und Direktor des Kiel Earth Institutes. Diese Internet-Plattform zur fächerübergreifenden Diskussion und Zusammenarbeit wird getragen vom IFM GEOMAR und vom Institut für Weltwirtschaft (IfW).

Keine Alternative zur CO2-neutralen Gesellschaft

"Einige Kollegen sagen: Im Notfall, wenn alle Klimaschutzmaßnahmen nicht genug gegriffen haben, sollten wir im Sinne eines Plans B vielleicht bereit sein, für 10 oder 20 Jahre die Erde abzukühlen", sagte Visbeck. "Man würde Partikel in die Stratosphäre schicken, um das Sonnenlicht zu trüben. Da gibt es übrigens auch skurrilere Versionen wie die, dass jeder Erdenbürger zweihundert Quadratmeter weiß streichen soll, oder die Ozeane mit Eisen zu düngen."

Keines solcher Modelle könne jemals eine Alternative zu einer CO2-neutralen Gesellschaft sein, betonte Visbeck. Ungewiss seien auch die Nebenwirkungen. Die Natur macht es vor, wie sich ein Abdimmen der Sonne auswirkt: "Nach Vulkanausbrüchen sinkt die Temperatur global um etwa ein Grad", sagte Visbeck. "Die Vulkane werfen ja Partikel in die Stratosphäre. Mit moderner Raketentechnologie könnten wir das auch - wenn wir das wollen." So wäre es erstmals möglich, das Klima um seiner selbst willen mit Eingriffen zu ändern. "Da kann man sich natürlich fragen, ob das überhaupt moralisch gerechtfertigt wäre." So hat das Kolloquium auch den Titel: "Geoengineering - ­ Cure or Malpractice?" (Geo-Engineering - Heilung oder Untat?).

"Käme einer Kriegserklärung gleich"

Über all dies müsse diskutiert werden, sagte Visbeck. Nur dann könnten die Wissenschaftler Empfehlungen geben, wenn das Thema akut wird. Zu den Kosten sagte Visbeck, derartige Optionen wären wohl weit billiger, als in der Energieproduktion auf Kohlekraftwerke zu verzichten und nur regenerative Energien zu nutzen. "Aber die Risiken sind teils so hoch, dass die Ökonomie dem nicht standhält."

Unabdingbar wäre eine Einigung der Staatengemeinschaft: "Wenn man jetzt den Planeten willentlich dimmen würde, käme das rechtlich einer Kriegserklärung gleich. Das ist der anzunehmende Rechtsrahmen." Also müsste geklärt werden, ob über die UNO oder auf anderem Wege ein völkerrechtlicher Rahmen für Geo-Engineering geschaffen werden kann.

Quelle: N-TV.de

Kampf den Wolken: Die Regenmacher

Wolken impfen mit Silberjodid, damit sie Wasser lassen: Geht das? Können Menschen Wolken künstlich zum Regnen bringen und damit das Wetter beeinflussen? Eine Methode, die wissenschaftlich umstritten ist.

"Wenn es gut gemacht ist, kann das funktionieren", sagt ARD-Wetterexperte Michael Köckeritz. Regen lasse sich künstlich herstellen, wenn Wolken mit Silberjodid geimpft werden. Genauer gesagt: "Eine mit Silberjodid versetzte Aceton-Lösung wird in die Wolken gestreut, meist mithilfe von Motorflugzeugen. Dadurch werden wasseranziehende Salze frei, die wie Kondensationskeime funktionieren. Diese verbinden sich mit den winzigen Wassertröpfchen einer Wolke, so dass aus vielen kleinen mehrere große werden. Durch das zunehmende Gewicht sinken sie – und gehen als Regen nieder." Die Wolke hat sich aufgelöst. "Eigentlich simpel", sagt Köckeritz, Wasserdampf brauche Kondensationskeime, um abzuregnen. Auf natürlichem Weg seien das Pollen, Ruß- oder Staubpartikel. Künstlich geht das mit Silberjodid, doch auch Trockeneis oder flüssiger Stickstoff eignen sich dafür.

Wolkenimpfen zur Hagelabwehr

Kampf den Wolken mit Silberjodid, "diese Praxis ist relativ weit verbreitet“, so Köckeritz. China mache das, Russland – und wir in Deutschland auch. Im Süden des Landes, meist in Weinanbauregionen in Baden-Württemberg und Bayern zur Hagelabwehr. "In Deutschland setzen wir diese Methode sehr vereinzelt dort ein, wo Unwetter häufiger vorkommen, um Schäden durch Hagel und schwere Regenfälle zu vermeiden", sagt Stephan Haufe vom Bundesumweltministerium. Durch das Impfen sollen Wolken abregnen, bevor sich große Hagelkörner entwickeln. Die Bauern, die das in den meisten Fällen selbst bezahlen und in Auftrag geben, wollen dadurch ihre Ernte schützen.

Wettermacher in China

Wettermacher in China bei der Arbeit: Raketen schießen Silberjodid in die Wolken

Sonnige Großereignisse

Während die Wolkenimpfung in Deutschland primär der Vermeidung von Unwettern dient, wird in anderen Ländern versucht, dadurch künstlich Sonnenschein für bestimmte Großereignisse zu erzeugen. Wenn man die Wolke zwingt, früher abzuregnen, wird auf dem weiteren Weg der Wolke ein mögliches Unwetter vermieden. So hat China die Eröffnung der Olympischen Sommerspiele 2008 ohne Regen feiern können, obwohl schwere Unwetter angesagt waren. An mehreren Stellen außerhalb der Stadt wurde Silberjodid mit Hilfe von mehr als 1000 Raketen in die Regenwolken gefeuert.

Auch Russland will regelmäßig zum Jahrestag des Sieges über Hitler-Deutschland am 09. Mai keinen Regen und schickt rechtzeitig Flugzeuge gegen die Wolken in die Luft.

Dieses Jahr allerdings mit nur mäßigem Erfolg. Es regnete zwar nicht in Strömen, doch von Sonne weit und breit keine Spur.

Wissenschaftlich nicht belegt

Die Wirksamkeit des Wolkenbeschusses ist wissenschaftlich nicht belegt. "Es gibt keine belastbaren statistischen Untersuchungen", erklärt Professor Manfred Wendisch, Leiter der Arbeitsgruppe Atmosphärische Strahlung der Uni Leipzig. "Die Flieger impfen die Wolken und fliegen heim. Wenn es nicht hagelt ist das schön, doch kann keiner nachweisen, dass es wirklich an der Impfung lag. Vielleicht wäre es auch ohne trocken geblieben. Ich glaube, hier kann der Wunsch der Vater des Gedankens sein", so Wendisch. Denn Wetter ist extrem komplex. Das Klima verändert sich, die Wolkenbeschaffenheit, die Richtung des Windes – alles ist permanent im Wandel. Außerdem stecke so viel Energie in einer Wolke, da bräuchte es mehr als ein paar Hagelflieger. Professor Wendisch rechnet vor:

Energie von 14 Atombomben

Wie viel Tonnen Wasser sind in einer Wolke?

In einem Kubikmeter m³ Wolke sind ungefähr 1 Gramm flüssiges Wasser. Bei einer Wolke mit einem Volumen von 10 km x 10 km x 5 km (Höhe) habe man insgesamt 500 Tausend Tonnen flüssiges Wasser im angenommenen Wolkenvolumen.

Um diese fette Wolke verdunsten zu lassen, braucht man eine Menge Energie.

Zum Beispiel: Um ein Kilogramm Wasser verdunsten zu lassen, sind 2.5 Millionen Joule notwendig.

Dementsprechend braucht es für 500 Tausend Tonnen Wasser eine ziemlich unvorstellbar hohe Energie: In etwa die von 14 Nagasaki Atombomben, erklärt Wendisch. Eine Wolke lasse sich eben nicht einfach aus der Ruhe bringen.

"Und selbst wenn viel Silberjodid geimpft wird, dann muss man zur richtigen Zeit an der richtigen Stelle genau die richtige Menge impfen", erklärt Joachim Curtius, Professor für experimentelle Atmosphärenforschung an der Goethe-Universität Frankfurt am Main. Zumal Städte wie Peking und Moskau so groß seien, da reiche es nicht, wenn man eine Wolke zum Abregnen bringe. Ihm zufolge gibt es Beispiele, wo es gelungen ist, eine Wolke zum Abregnen zu zwingen. Das gehe aber auch oft daneben.

UN-Konvention gegen Wettermanipulation

Der Krieg den Wolken mit Silberjodid – diese Technik wird seit Jahrzehnten immer wieder angewandt. So oft, dass nach vielen Experimenten zur Wetterbeeinflussung vor allem in den 50er und 60er Jahren die Vereinten Nationen mit einer Konvention reagierten, der "Enmod Warfare". Sie verbietet, die Umwelt in einem Konflikt gezielt zu schädigen. Insbesondere untersagt sie jede Form von Wettermanipulation zu militärischen Zwecken oder zur Kriegsführung. Die UN-Konvention wurde am 18. Mai 1977 in Genf unterzeichnet und trat am 5. Oktober 1978 in Kraft. "Sie ist bis heute gültig", sagt Professor Curtius. Insgesamt 77 Staaten haben sie unterzeichnet, darunter Deutschland, die USA und Russland.

Auswirkungen auf die Umwelt

Was das Impfen mit Silberjodid für die Umwelt bedeutet? In der GESTIS-Stoffdatenbank ist Silberjodid mit dem Signalwort "Achtung" belegt. Es wird empfohlen, die Freisetzung zu vermeiden. Dennoch sagt Karsten Smid von Greenpeace, dass in der geringen Konzentration, mit der Silberjodid zur Vermeidung von Regen eingesetzt wird, keine negativen Auswirkungen auf die Umwelt zu befürchten seien. In diesem Falle sei es mehr wert, dass Unwetter-Schäden vermieden werden.

Kann der Mensch das Wetter beeinflussen? Grundsätzlich ist das möglich. Aber keiner kann zweifelsfrei belegen, in welchem Umfang.

Quelle: Tagesschau.de

Flugzeuge lassen es regnen oder schneien

Wenn Flugzeuge im Winter an wolkenverhangenen Tagen starten, beeinflussen sie das Wetter am Flughafen. Die Maschinen pflügen Löcher in die Wolken und lassen sie abregnen oder abschneien. Häufigeres Enteisen kann dies verhindern, berichten Forscher im Fachjournal «Science».

Der Flugverkehr beeinflusst das Wetter in der Nähe von Flughäfen. Die Maschinen pflügen Löcher oder ganze Kanäle in die Wolken und lassen sie abregnen oder abschneien, wie US-Forscher im Fachjournal «Science» berichten. Das globale Klima werde durch diese Vorgänge vermutlich nicht verändert. Allerdings könnte es nötig sein, Flugzeuge häufiger zu enteisen, wenn sie im Winter an wolkenverhangenen Flughäfen starten.

Dass Flugzeuge Löcher und Kanäle in Wolken erzeugen können, wird bereits seit den 1940er Jahren beobachtet. Das Phänomen tritt an Wolken auf, die sogenanntes unterkühltes Wasser enthalten. Dieses Wasser bleibt auch bei Temperaturen von bis zu minus 40 Grad Celsius flüssig, wenn in der Wolke Kristallisationskeime fehlen, an denen das Wasser gefrieren kann. Genau solche Kristallisationskeime entstehen durch die Flugzeuge, schreiben die Forscher um Andrew Heymsfield vom US-Atmosphärenforschungszentrum NCAR in Boulder (Colorado).

Das geschieht so: Hinter einem Propeller und über den Tragflächen eines Flugzeuges dehnt sich die Luft aus, und die Temperaturen sinken rapide um bis zu 30 Grad. Durch diesen Temperatursturz können Tropfen des unterkühlten Wassers in den Wolken spontan zu kleinen Eiskörnern gefrieren. Sind erst einige Eiskörner vorhanden, wachsen diese lawinenartig weiter, der Anteil des unterkühlten Wassers schrumpft, Schnee oder Regen fällt zur Erde. Der Prozess ähnelt dem Impfen von Wolken mit Kondensationskeimen, mit denen Wetterflieger Regen erzeugen.

In Computersimulationen zeigten die Forscher, dass auf diese Weise Löcher in den Wolken entstehen, die schnell wachsen. Dies kommt daher, dass bei dem Vorgang Wärme gebildet wird, die zu einem leichten Auftrieb führt. An den Rändern des Loches entstehen ausgleichende Abwinde, die das Loch weiter wachsen lassen.

Heymsfield und seine Mitarbeiter werteten zusätzlich Wolkenbilder aus, die am 29. Januar 2007 in Texas und benachbarten Bundesstaaten von einem Satelliten aufgezeichnet worden waren. Einige der darin befindlichen Löcher erreichten im Verlauf der vierstündigen Beobachtungszeit eine Länge von mehr als 100 Kilometern. Auswertung von Flugverkehrsdaten ergaben, dass ganz unterschiedliche Flugzeugtypen die Wolkenlöcher entstehen lassen können, von großen Passagierjets über Militärmaschinen bis hin zu kleinen Privatflugzeugen. Ob in einer Wolke Löcher oder Kanäle entstehen, hänge von der Flugbahn des Flugzeugs ab, erläutern die Forscher.

Wolken mit unterkühltem Wasser fänden sich im Jahresdurchschnitt fünf bis sechs Prozent der Zeit in einem Umkreis von 100 Kilometern um die großen Flughäfen, berichten die Wissenschaftler weiter. Sie hatten die Wetterbedingung an sieben Flughäfen untersucht, darunter auch Frankfurt, London und Paris. Sie gehen davon aus, dass es in der Nähe der Flughäfen vor allem in mittleren Breiten und in kühleren Monaten häufiger regne oder schneie. Da viele Wetterstationen in den Polarregionen an Flughäfen aufgestellt seien, könnten die dortigen Wettermessungen durch den Flugverkehr verfälscht werden.

Quelle: Airliners.de


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