Solar-Geoengineering könnte bei der Bekämpfung des Klimawandels helfen

Von Kevin Ritchart.

Während einige von uns entspannte Sommertage verbringen und den Sonnenschein genießen, forschen Wissenschaftler an neuen Möglichkeiten, das Eindringen eines Teils der Sonnenstrahlung in die Erdatmosphäre zu verhindern. Zu Beginn dieses Jahres hat die National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine einen Bericht veröffentlicht, in dem die US-Regierung aufgefordert wurde, Möglichkeiten zum Einsatz von Solar-Geoengineering als Mittel zur Bekämpfung des Klimawandels zu erforschen.

Der Bericht empfiehlt der US-Bundesregierung, in den kommenden fünf Jahren bis zu 200 Millionen USD in die Entwicklung eines nationalen Forschungsprogramms zu investieren, um die Eignung dieser Technologie als Mittel zur Unterstützung der Abkühlung des Planeten zu untersuchen.

Was ist Solar-Geoengineering?

Die Idee hinter Solar-Geoengineering ist, einen Teil der Sonnenenergie mittels verschiedener Techniken zurück ins All zu reflektieren, einschließlich der Einbringung von Aerosolen in die Atmosphäre.

Wissenschaftler haben bereits einige Computermodelle erstellt, um vorherzusagen, wie erfolgreiches Solar-Geoengineering das Erdklima beeinflussen könnte. Ohne weitere Forschung bleiben potenzielle Schlussfolgerungen aus diesen Modellen jedoch rein hypothetisch.

Wie funktioniert es?

Der Bericht der National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine beschreibt drei Strategien für das Solar-Geoengineering, die Wissenschaftler für geeignete Optionen halten: die Einbringung von Aerosolen in die Stratosphäre, die Aufhellung von Meereswolken und die Ausdünnung von Zirruswolken.

Die Einbringung von Aerosolen in die Stratosphäre (engl. Stratospheric Aerosol Injection, SAI) erhöht die Anzahl von kleinen, reflektierenden Partikeln in der Stratosphäre, um die Reflexion des einfallenden Sonnenlicht zurück ins All zu verstärken. Modelle, die sich auf die vergleichbare Wirkung von Vulkanausbrüchen stützen, weisen darauf hin, dass SAI zu einer globalen Abkühlung führen kann. Die Wissenschaft ist sich jedoch nicht sicher, ob die beim Solar-Geoengineering verwendeten Aerosole sich schädlich auf die chemische Zusammensetzung der Atmosphäre und das Klima auswirken könnten.

Bei der Aufhellung von Meereswolken (engl. Marine Cloud Brightening, MCB) werden Partikel in die untere Atmosphäre (näher an der Erdoberfläche) eingebracht, um die Reflexionsfähigkeit von niedrigen Wolken über bestimmten Regionen unserer Ozeane zu erhöhen. Potenzielle Nachteile dieses Verfahrens liegen im eingeschränkten Verständnis davon, wie Aerosole und Wolken miteinander interagieren. Forscher waren bisher nicht in der Lage, MCB-Modelle zu erstellen, da der Maßstab der zu berücksichtigenden Schlüsselprozesse so klein ist, dass sie in globalen Klimamodellen nicht beobachtet werden können.

Die Ausdünnung von Zirruswolken (engl. Cirrus Cloud Thinning, CCT) ist ein Prozess, bei dem die Eigenschaften von Eiswolken in großen Höhen modifiziert werden, um die Durchlässigkeit der Atmosphäre für Wärmestrahlung zu erhöhen. Wissenschaftler besitzen nur begrenzte Kenntnisse über die Eigenschaften von Zirruswolken und die Möglichkeiten, diese zu verändern. Daten aus bestehenden CCT-Klimamodellen haben unterschiedliche Ergebnisse geliefert.

Die Luft über uns

Ein Forschungsteam der Harvard-Universität plant als eine der ersten signifikanten Studien auf dem Gebiet des Geoengineerings einen Feldversuch, der als „Stratospheric Controlled Perturbation Experiment“ (SCoPEx) bezeichnet wird – der Versuch einer „kontrollierten stratosphärischen Störung“.

Das Ziel des Projekts ist, einen Ballon hoch in die Stratosphäre aufsteigen und dort kleine Mengen Mineralstaub freisetzen zu lassen. Die Forscher wollen beobachten, wie kleine Partikelmengen nach dem Austreten aus dem Ballon reagieren, um ein besseres Verständnis des Verhaltens von Aerosolen in der oberen Atmosphäre zu erlangen.

Obwohl die SCoPEx-Forscher wiederholt erklärt haben, dass es sich um ein Projekt im kleinen Maßstab handelt und die Partikel so sicher wie möglich freigesetzt werden, stoßen ihre Pläne bei einigen Umweltschutzorganisationen auf Skepsis.

Was sind die Risiken?

Der Bericht legt die Risiken des Geoengineerings dar, das sich zu einem der umstrittensten Themen der Politik gegen den Klimawandel entwickelt hat.

Das bedeutendste unter diesen Risiken ist, dass Solar-Geoengineering-Maßnahmen in großem Maßstab regionale Wettermuster beeinflussen könnten, wie z. B. eine Veränderung des Verhaltens eines Monsuns oder Hurrikans.

Ein weiteres Bedenken ist, dass die Einführung des Solar-Geoengineerings den Druck zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen senken könnte. Experten warnen, dass wir uns unabhängig von entsprechenden Fortschritten darauf konzentrieren müssen, den CO₂-Ausstoß weltweit zu verringern.

Andernfalls geraten die Ziele des 2016 in Kraft getretenen Übereinkommens von Paris in Gefahr. Gemäß dem Übereinkommen von Paris muss jedes der beteiligten Länder Maßnahmen zur Reduzierung der Auswirkungen der globalen Erwärmung ermitteln und planen sowie regelmäßig darüber berichten.

Und wenn wir diese Maßnahmen zur Reflexion des Sonnenlichts für einen bestimmten Zeitraum starten, wären wir in der Lage, sie wieder zu stoppen? Es gibt die Befürchtung, dass ein Stoppen des Prozesses zu einer inakzeptablen schnellen Erwärmung führen könnte, die eine Gefahr für Mensch und Umwelt darstellten würde.

Finanzielle Aspekte

Solar-Geoengineering wird im Kongress der Vereinigten Staaten von beiden politischen Flügeln unterstützt. Der Kongress bewilligte der National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) 2019 ein Budget von 4 Millionen USD für die Erforschung der Technologie. Die NOAA und die National Aeronautics and Space Administration (NASA) beteiligten sich zusammen mit dem U.S. Department of Energy an der Finanzierung des Berichts zum Solar-Geoengineering 2021.

Die Befürworter einer Fortführung der im Bericht dargelegten Forschung sind der Meinung, dass der Einsatz öffentlicher Mittel zu mehr Transparenz und Verantwortlichkeit bei der Aufstellung von Regeln dafür führen wird, wie und wann Tests durchgeführt und Daten gesammelt werden sollen.

Die Kritiker hingegen glauben nicht, dass die im Bericht dargelegten Sicherheitsmaßnahmen ausreichen werden. Einige Experten befürchten, dass die Schutzmaßnahmen für ärmere Regionen vernachlässigt werden könnten, wenn die Forschung beginnt.

Ein ausgewogener Ansatz

Der Bericht legt auch einen signifikanten Aufwand für interdisziplinäre Forschung, die Kontrolle der Forschung und eine umfassende Einbeziehung von Interessengruppen dar, wodurch sich das Projekt von typischen Klimaforschungsprogrammen abhebt. Die folgenden Bereiche werden engmaschig überwacht, wenn die Forschung aufgenommen wird:

Kontext und Ziele. Die Hoffnung ist, dass alle Länder sich mit den Ergebnissen der Forschung für das Solar-Geoengineering befassen, sie im Hinblick auf soziale und Umweltauswirkungen bewerten, die Entwicklung von Modellierungsszenarien unterstützen und Strategien für die Entscheidungsfindung festlegen, wenn die beste Vorgehensweise unklar ist.

Auswirkungen und technischer Umfang. Dies beinhaltet die Erlangung eines besseren Verständnisses der einzelnen Schritte zur Einbringung von Partikeln in die Atmosphäre, der möglichen Auswirkungen auf das weltweite Klima und die Umwelt sowie der technischen Herausforderungen in Verbindung mit der effektiven Weiterentwicklung von Maßnahmen für das Solar-Geoengineering.

Soziale Aspekte. Forscher wollen die öffentliche Wahrnehmung ihrer Arbeit im Auge behalten und Zusammenarbeit statt Konflikte fördern.

Wenn die Forschung voranschreitet, werden Entscheidungen über den Umfang und den Gesamtaufwand getroffen, während der Prozess auf effektive und sozial verantwortliche Weise fortgeführt wird.

Welches Ziel wollen wir von hier aus erreichen?

Während das Konzept des Solar-Geoengineerings noch in den Kinderschuhen steckt, verbleibt die Frage, wie viele Informationen benötigt werden, um eine fundierte Entscheidung über den Einsatz im größeren Maßstab zu treffen – und ob die potenziellen Vorteile die Risiken bei Weitem übersteigen.

Kevin Ritchart ist Content-Autor bei Thermo Fisher Scientific.