Max-Planck-Institut für Meteorologie: Warum wächst das Energieungleichgewicht der Erde?

Satellitenmessungen belegen, dass sich im Klimasystem in den vergangenen Jahren immer mehr Energie angesammelt hat. Bei einem vom Max-Planck-Institut für Meteorologie ausgerichteten Workshop im März 2026 haben Forschende diesen besorgniserregenden Befund genauer unter die Lupe genommen. Ihre zentralen Ergebnisse wurden nun in der vom Institut herausgegebenen Reihe „Berichte zur Erdsystemforschung“ veröffentlicht.

Menschengemachte Treibhausgasemissionen stören das Strahlungsgleichgewicht der Erde: Die Bilanz von einfallender, sichtbarer Sonnenstrahlung und der ins All abgestrahlten Wärmestrahlung ist nicht mehr ausgeglichen, sodass sich Energie im Erdsystem ansammelt. Wie erwartet hat dies zum Abschmelzen von Eis und zur Erwärmung von Atmosphäre, Ozean und Landmassen geführt. Dieses Ungleichgewicht ist in den 25 Jahren, seitdem es zuverlässig gemessen wird, gewachsen – mit einer Geschwindigkeit, die Wissenschaftler*innen überrascht hat. Einige sahen sich zu der Vermutung veranlasst, dass sich die globale Erwärmung beschleunigt. Um dem besorgniserregenden Trend und seiner Bedeutung auf den Grund zu gehen, hatten sich 44 Forschende aus Asien, Europa und Nordamerika auf Einladung des Max-Planck-Instituts für Meteorologie (MPI-M) im März 2026 auf Schloss Ringberg am Tegernsee getroffen. Ein kürzlich erschienener Bericht fasst nun die zentralen Diskussionspunkte und Ergebnisse des Workshops zusammen und dient als Ausgangspunkt für weitere Untersuchungen.

Analyse und Einordnung der CERES-Daten

Dreh- und Angelpunkt der Betrachtungen sind Daten aus dem CERES-Projekt (Clouds and the Earth’s Radiant Energy System) der amerikanischen Raumfahrtbehörde NASA. CERES vermisst seit 1997 von verschiedenen Satelliten aus die Strahlungsenergieflüsse am oberen Rand der Atmosphäre. Das Ziel des Workshops war, den Trend eines wachsenden Energieungleichgewichts zu verifizieren, mögliche Ursachen zu identifizieren und Ansätze zur weiteren Untersuchung des Trends zu entwickeln.

Die Abbildung besteht aus zwei Zeitreihendiagrammen (2000–2024) mit jährlichen Schwankungen der Strahlungsflüsse in W/m². Oberes Diagramm: Drei Linien zeigen die Netto-Strahlung (schwarz), langwellige Strahlung (LW, orange) und kurzwellige Strahlung (SW, türkis). Unteres Diagramm: Drei Linien vergleichen die Strahlung unter All-sky-Bedingungen (schwarz), Clear-sky-Bedingungen (grün) und den Wolken-Strahlungseffekt (CRE, violett). Die Daten zeigen jährliche Schwankungen und einen langfristigen Trend. — CERES-Aufzeichnung der monatlichen Anomalien des Ungleichgewichts im Netto-Energieeintrittsfluss der Erde (N), seiner kurzwelligen (SW) und langwelligen (LW) Komponenten (oben) sowie seiner Komponenten für den gesamten Himmel und bei klarem Himmel und der Strahlungseffekte von Wolken (unten). Credit: Stevens et al. 2026, DOI: 10.17617/2.3711842

Die Forschenden zerlegten das Problem zunächst in seine Einzelteile: Sie überprüften alle Annahmen radikal, nahmen unterschiedliche Blickwinkel ein und setzten sich mit zahlreichen Details auseinander. Sind die CERES-Daten zuverlässig und ist die gemessene Stärke des Trends konsistent mit dem gestiegenen Wärmeinhalt von Ozean und Atmosphäre? Welche physikalischen Eigenschaften hat der Trend und welche Hinweise liefern diese auf die Ursachen? Reicht der theoretische Rahmen für die Betrachtung aus?

Erste Ergebnisse und weitere Forschungsbedarfe

Zwei Fotos: Das erste zeigt einen Vortragenden vor Publikum, das zweite eine Gruppe von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern bei der Arbeit an Laptops und Whiteboard. — Der Workshop auf Schloss Ringberg war von Vorträgen und intensiven Diskussionen geprägt. Credit: MPI-M

Bei der Frage des Trends kamen sie zu dem Schluss, dass das Energieungleichgewicht zwischen 2005 und 2024 pro Jahrzehnt um 0,3 bis 0,5 W/m² gewachsen ist. Angetrieben wurde dieser Trend vor allem durch den kurzwelligen Bereich des elektromagnetischen Spektrums: Der Planet ist dunkler geworden, hauptsächlich da Eis in der Nähe der Pole und die Bewölkung zurückgegangen sind. Der Rückgang der Bewölkung kann durch die Erwärmung selbst, durch Veränderungen in der Zirkulation oder durch Veränderungen in der Aerosolbelastung verursacht werden, wobei der Fokus oft auf Letzterem liegt. Um diese Fragen zu untersuchen, entwickelten die Forschenden Hypothesen, die sich durch ergänzende Messungen aus Feldkampagnen oder Satellitenmissionen überprüfen lassen.

Darüber hinaus schlagen sie Prozessstudien mithilfe von Klimamodellen auf der Kilometerskala vor. Dank gestiegener Rechenkapazitäten sind solche Simulationen über den gesamten Zeitraum der CERES-Messungen mittlerweile möglich geworden.

Die Autor*innen unterstreichen die Bedeutung des CERES-Projekts und seiner Fortführung für die Klimaforschung. Sie geben zu bedenken, dass Gutachten zum Klimawandel Beobachtungsdaten, zu denen auch die CERES-Messungen gehören, noch effektiver nutzen könnten. Bei der Erläuterung der CERES-Daten weisen sie darauf hin, dass adäquate Antworten alle Aspekte der Strahlungsbilanz erklären müssen, einschließlich der Unterschiede zwischen kurzwelligen und langwelligen Komponenten sowie zwischen Bewölkung und klarem Himmel und deren regionaler Verteilung. Neben weiteren Entwicklungen bei CERES, welche die langfristige Kontinuität der Datensätze sichern sollen, könnte auch eine verbesserte Datendiagnostik – wie etwa bei der Wolkenklassifizierung – zusätzliche Erkenntnisse liefern.

Originalpublikation

Stevens, B. et al. (2026) Earth’s net incoming energy-flux imbalance (and its implications for understanding climate change). Berichte zur Erdsystemforschung Nr. 301, DOI: 10.17617/2.3711842

Kontakt

Prof. Dr. Bjorn Stevens
Max-Planck-Institut für Meteorologie
bjorn.stevens@we dont want spammpimet.mpg.de

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