Eiskeim-Seeding in Mischphasenwolken im Winter

Abstract

<p>Cloud-Geoengineering-Ansätze, wie die Aufhellung von Meereswolken und die Ausdünnung von Zirruswolken, zielen durch die Injektion von Aerosolen in Wasser- und Zirruswolken darauf ab, die globale Erderwärmung zu verlangsamen.<br />Einige, als Eiskeime bezeichneter Aerosole können eine sehr effiziente Vereisung in Mischphasenwolken auslösen und dadurch deren Albedo reduzieren.<br />Wir zeigen, dass diese Mischphasenwolkenvereisung in Abhängigkeit des Zeitpunkts und der Intensität des Seedings entweder zu einer extremen Klimaerwärmung oder einer milden Abkühlung über dem Arktischen Ozean und dem Südlichen Ozean führen könnte. Mithilfe eines Klimamodells stellen wir fest, dass nur ein Bruchteil des gefrorenen Wolkenwassergehalts nach der durch Seeding verursachten Wolkenvereisung in der Atmosphäre verbleibt, während der Rest durch die Bildung von Niederschlag und Eisvirga aufgebraucht wird. Diese Reduktion des Wolkenwassers verringert zusammen mit der Wolkenphasenänderung das Reflexionsvermögen einfallender Sonnenstrahlung und den terrestrischen Wärmeeinfang. Unter den meisten Bedingungen führt dies in den mittleren und hohen Breiten zu einem Netto-Erwärmungseffekt.<br />Das Eiskeim-Seeding in Monaten mit geringer Sonnenscheindauer führt zu einem starken Nettokühleffekt über dem Arktischen Ozean und dem Südlichen Ozean. Diese Kühlwirkung ist maximal, wenn das Seeding so angepasst wird, dass sie 1% der Tröpfchenanzahlkonzentration der Wolken entspricht.<br />Wir stellen fest, dass das kontrolliertes Seeding von Eiskeimen auf Mischphasenwolken in Winter im Vergleich zu anderen Cloud-Geoengineering-Methoden mehrere Vorteile bietet: 1) Eine geringere Anzahl von Aerosolen wäre erforderlich, 2) Es lässt sich gut mit der Aufhellung mariner Wolken kombinieren und 3) An den Polen könnte der potenzielle Kühleffekt die positive Eis-Albedo-Klimarückkopplung ausgleichen.</p>