Schau nach oben. Nicht wirklich. Schauen Sie höher.
Weit über den Wolken, über dem Wetter, über den Flugplätzen der Flugzeuge wird die Atmosphäre kälter. Stetig, unerbittlich und schnell. Inzwischen hier unten? Es wird heiß. Nicht nur warm. Heiß.
Es klingt widersprüchlich. Warum sollte ein Teil der Erde abkühlen, während ein anderer kocht? Wissenschaftler kannten den Trend. Jahrzehntelange Daten haben es gezeigt. Die Physik dahinter war jedoch unklar.
Jetzt glauben Forscher der Columbia University, dass sie es geknackt haben.
Der Mechanismus ist einfach, brutal und effizient
Kohlendioxid speichert Wärme. Das ist die Schlagzeile, die wir kennen. Es wirkt wie eine Decke, die Infrarotstrahlung nahe der Oberfläche hält und die Troposphäre (wo wir leben) warm hält.
Aber Decken funktionieren im Weltraum anders.
Oben in der Stratosphäre (ungefähr 11 bis 50 km hoch) wird CO2 nicht gebunden. Es leckt. Es saugt die Wärme von unten auf. Es strahlt es ins Leere ab.
Mehr CO2? Mehr Strahlung raus. Die Schicht kühlt ab.
„Es erklärt ein Phänomen, das ein Fingerabdruck des Klimawandels ist … und noch nicht verstanden wurde.“ — Robert Pincus
Die Zahlen sind krass. Seit den 1980er Jahren? Zwei Grad Celsius weniger. Das ist riesig. Natürliche Variation konnte daran nichts ändern. Menschliche Emissionen verstärkten diese Abkühlung um das Zehnfache.
Ein „Goldlöckchen“ an Wärmeverlusten
Warum hatten wir es vorher nicht genau quantifiziert? Die alten Theorien waren kluge, qualitative Vermutungen. Syukuro Manabe hat dies bereits in den 60er Jahren vorhergesagt (Nobelpreis-Zeug, wohlverdient). Aber wie genau machten die Moleküle das? Immer noch verschwommen.
Sean Cohen und sein Team haben ein mathematisches Modell entwickelt. Sie haben es optimiert. Sie haben es kaputt gemacht. Sie haben es behoben. Sie verglichen ihre Gleichungen mit realen Sensoren und Supercomputersimulationen.
Ein Faktor ist herausgesprungen.
Infrarotlicht.
Infrarot ist nicht gleich Infrarot. Unterschiedliche Wellenlängen breiten sich unterschiedlich aus. Cohens Team fand ein bestimmtes Band – eine „Goldlöckchen-Zone“, in der CO2 absurd gut darin ist, Wärme zurück in den Weltraum zu werfen. Mit steigender CO₂-Konzentration wird diese Zone größer. Bessere Wärmeentsorgung. Kälterer Himmel.
Helfen auch Ozon und Wasserdampf? Kaum. Ihre Rolle bei der stratosphärischen Kälte ist im Vergleich zu CO₂ gering.
Abkühlung heizt auf
Hier ist die Wendung. Oder die Falle.
Da die Stratosphäre Wärme abgibt, speichert die ganze Erde tatsächlich insgesamt mehr Wärme. Wie?
Kalte Luft speichert weniger Energie. Die abgekühlte Stratosphäre wird zu einem schwächeren Strahler. Es sendet weniger Energie zurück in den Kosmos als zuvor. Die fehlende Energie bleibt im System. Es häuft sich näher an der Oberfläche an.
Jedes Mal, wenn sich CO2 verdoppelt? Etwa 8 Grad Abkühlung ganz oben in der Stratosphäre (Stratopause). Aber darunter? Die Falle zieht sich zu.
Der Mechanismus, der den hohen Himmel einfriert, ist also auch ein Grund dafür, dass die Oberfläche brennt. Eine Feedbackschleife. Elegant und erschreckend.
Geht es hier um den Beweis, dass es eine Erwärmung gibt?
Nein.
Über die Temperaturentwicklung streitet niemand mehr. In diesem Artikel geht es nicht darum. Es geht um Präzision. Es geht darum, die Maschine zu verstehen.
„Das sagt uns wirklich, worauf es ankommt.“
Cohen sagt, das Modell könnte sogar anderswo angewendet werden. Jupiter. Exoplaneten. Welten mit unterschiedlichen Gasen. Wer die Regeln von Licht und Wärme kennt, kann jede Atmosphäre ablesen.
Im Moment sind die Regeln klar. CO₂ steigt. Die obere Luft sinkt. Wir werden heißer.
Die Rechnung geht auf.
Was ist unklar? Wenn der Rest der Atmosphäre beschließt, denselben Regeln zu folgen.
