Grüne Wolkenmacher aus dem Meer

Credit: NASA, http://earthobservatory.​nasa.​gov/​IOTD/​view.​php?id=​85764

Was haben winzige Algen im Meer mit den Wolken am Himmel zu tun? Erstaunlich viel, wie nun eine Studie zeigt. Demnach leistet marines Phytoplankton im Südlichen Ozean einen erheblichen Beitrag zur Bildung von Wolken: Die kleinen Lebewesen sorgen nicht nur dafür, dass mehr Wolken entstehen, sondern auch hellere. Helle Wolken reflektieren mehr Sonnenlicht und halten die Erde kühl – auf diese Weise regulieren sie das Klima.

Der Südliche Ozean ist die wolkenreichste Region der Erde. Die großen Wolkenmassen über den Meeresgebieten rund um den Kontinent Antarktika beeinflussen nicht nur die Wetterdynamik der südlichen Hemisphäre, sondern wirken sich auf das Klima des gesamten Planeten aus. Für die unzähligen Wolken sind unter anderem mikroskopisch kleine Algen verantwortlich: Den Ergebnissen der Untersuchung eines Teams um den Wolkenforscher Daniel McCoy zufolge verstärkt marines Phytoplankton die Wolkenbildung über dem Südlichen Ozean im Jahresdurchschnitt um circa 60 Prozent. Der Grund: Die Algen geben  kleine Partikel aus Gas und organischem Material ab, die Keimzellen für Wolken sind. An diesen sogenannten Aerosolen, Gemischen aus festen oder flüssigen Schwebeteilchen in einem Gas, kondensiert Wasserdampf zu winzigen Wassertröpfchen – es bilden sich Wolken.

Viele Tröpfchen verursachen viel Reflexion

Ein wichtiger Faktor dabei ist die Konzentration der Wolkentröpfchen: Je mehr Aerosole vorhanden sind, desto mehr Wassertröpfchen entstehen. Und  je mehr kleine Tröpfchen eine Wolke bilden, desto besser kann sie Sonnenlicht zurück in den Weltraum reflektieren und auf diese Weise die Erde kühl halten. Experten nennen diese Eigenschaft die Albedo.

McCoy und seine Kollegen haben nun mithilfe von Satellitendaten und Computermodellen analysiert, wie die Zahl der Wolkentröpfchen in der Atmosphäre mit den Aerosolen zusammenhängt, die das Phytoplankton abgibt – und wie viel zusätzliche Sonnenenergie durch den Einfluss der Algen reflektiert wird. Ihre Ergebnisse haben sie im Fachblatt Science Advances veröffentlicht.

Sommerliche Planktonblüte als Verstärker

Über Land bestehen Aerosole zum Beispiel aus organischen Teilen wie Pollenspuren, Bakterien oder Viren und besonders häufig auch aus von Menschen produzierten Substanzen wie Qualm oder Rauch. Über dem Meer hingegen ist Salz, das mit der Gischt aus dem Wasser in die Luft gelangt, eine wichtige Aerosolquelle. Marines Phytoplankton bringt zwei weitere Aerosole in die Atmosphäre ein: Es emittiert zum einen das Gas Dimethylsulfid, das in der Atmosphäre zu Schwefelsäure wird, die zu Tröpfchen kondensiert. Zum anderen produziert es totes Pflanzenmaterial. Dieses sammelt sich als Schaum an der Wasseroberfläche an und kann mit dem Wind in die Luft gelangen.

Die Analysen der Wissenschaftler zeigen: Meersalz ist die bedeutendste Aerosolquelle über dem Südlichen Ozean. Es trägt das ganze Jahr über zu einer gleichmäßigen Anzahl von Wolkentröpfchen bei. Das organische Material und die Sulfatverbindungen sorgen hingegen dafür, dass insbesondere im Sommer mehr Wolkentröpfchen und dementsprechend hellere Wolken entstehen. „Die Wolken über dem Südlichen Ozean reflektieren im Sommer bedeutend mehr Sonnenlicht als sie es ohne die zu dieser Zeit boomende Planktonblüte tun würden", sagt McCoy. „Denn die Konzentration von Wolkentröpfchen verdoppelt sich im Sommer durch den Einfluss des Planktons."

Kühlender Effekt

Insgesamt erhöht sich  dank des marinen Phytoplanktons die reflektierte Sonnenenergie pro Jahr im Schnitt um etwa 4 Watt pro Quadratmeter. Ohne die durch die kleinen Meeresalgen generierten Wolken über dem Südlichen Ozean wäre unser Planet heute wahrscheinlich ein Grad Celsius wärmer, so die Berechnungen der Forscher.

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