"Geoengineering" oder "climate engineering" ist eine bewusste großskalige Beeinflussung des Klimas. Solche Maßnahmen wurden vorgeschlagen, um im Falle unerwarteter Folgen des Klimawandels oder nicht ausreichender Emissionsbegrenzungen evtl Möglichkeiten der Schadensbegrenzung zu haben. Da solches Eingreifen in natürliche Prozesse ebenfalls Folge hat, sollen die mit Hilfe von computergestützen Erdsystemmodellen abgeschätzt werden. Ist im Folgenden von Experimenten die Rede, so bezieht sich dieses ausschließlich auf Computerexperimente.

Grundsätzlich werden zwei verschiedene Geoengineeringmethoden unterschieden:

 1) Carbon dioxide removal techniques (CDR) versucht das Problem bei der Wurzel zu packen und  Kohlendioxid (CO₂) aus der Atmosphäre zu entfernen, z.B durch herausfiltern von CO2 aus der Atmosphäre und spätere Einlagerung unter der Erde, Verstärkung der Alkalinität des Ozeans oder Afforstung.

2) Solares Strahlungsmanagement (SRM) reflektiert solare Strahlung zuriück in den Weltraum. Damit soll der Erwärmung durch zunehmende Treibhausgase entgegen gewirkt werden. In unseren Coputersimulationen habe wir den Einfluss der verschiedenen Techniken auf das Klima untersucht.

• Verstärkte Reflektion mariner Wolken durch Seesalzemissionen
• Spiegel im All sollen solare Strahlung reflektieren und die Einstrahlung auf der Erde verringern - technisch extrem anspruchsvoll.
• Imitation einer Vulkaneruption durch die Emission von Schwefel in der unteren Stratosphäre. Diese Annahme lässt sich mit Flugzeugen nur schwer durchführen, da diese die nötige Flughöhe i.A. nicht erreichen.

Weitere allgemeine Informationen zum Thema Geoengieering wurden vom Kiel Earth Institute herausgeben, welche 2011 die Ergebnisse einer Sondierungsstudie veröffentlicht haben.

Zudem wird dort ein Schwerpunktprogramm der Deutschen Forschungsgemeinschaft („Climate Engineering: Risks, Challenges, Opportunities?“ (SPP 1689) koordiniert. Im Rahmen dieses Programms wurden verschiedene Broschüren zusammengestellt. Innerhalb des Projektes werden auch Angebote und Informationen für Schüler gesammelt und bereitgestellt.

Das Thema Geoengineering wird zunehmend in den Medien behandelt. So hat z.B. die Deutsche Welle eine kleine Einführung zusammengestellt, wie auch der SPIEGEL und DIE ZEIT kommentiert meine Science Perspective sehr treffend. Mit den Entwicklern der YouTube Serie KURZGESAGT habe ich mich über den Plott zu ihrem Video Geoengineering: A Horrible Idea We Might Have to Do  ausgetauscht. Das Video wurde innerhalb eines halben Jahres 5 Mio mal angeklickt. Zudem hat Welt der Physik einen Podcast aufgenommen: Geoengineering.  detector.fm beschäftigt sich ausfühlich mit dem Thema, u.a. mit einem Podcast. Im Klimabericht vom Spiegel gibt es ebenfalls einen Podcast über die Beeinflussung von Wolken und einer künstlichen Schwefelschicht in der Stratosphäre.

Die Max Planck Gesellschaft hat sich des Themas Geoengineering ebenfalls angenmmen. Sie fragte zum Earth Day 2019, ob Geoengineering auch als Maladaptation angesehen werden könnte, also eine Anpassung mit schlechten Nebenwirkungen. Cedric Engels hat in Zusammenarbeit mit der MPG ein Video rund ums Geoengineering  entwickelt, für das er mitten der Pandemie per Videocall ein Interview mit mir gemacht hat und mit Tim Schröder habe ich mich über meine Arbeit unterhalten. Daraus entstand der Artikel Riskante Kühlung in der MPG-Forschung. Zudem gibt es eine Ausgabe von Max-Wissen Climate Engineering: Ein Plan zur Kühlung der Erde.

Diese Veröffentlichung wurde von JGR als “Research Spotlight” ausgewählt

Für den Fall, dass es nicht gelingt, den zukünftigen Klimawandel durch eine Reduktion der Treibhausgasemissionen hinreichend zu begrenzen, werden  zunehmend Geoengineering-Maßnahmen zur Abkühlung der Erde vorgeschlagen. Für eine informierte Debatte über Geoengineering ist ein besseres wissenschaftliches Verständnis möglicher Aus- und Nebenwirkungen, insbesondere auch auf das Klimasystem, notwendig. Eine Vielzahl der Vorschläge wird unter dem englischen Begriff „solar radiation management“ (SRM, „Strahlungsmanagement“) zusammengefasst, das im allgemeinen auf eine verstärkte Reflexion der Sonnenstrahlung abzielt. Zu den vorgeschlagenen Methoden gehören die Injektion von Schwefel in die Stratosphäre, Spiegel im Weltall oder das Aufhellen der Bewölkung über den Ozeanen durch das Versprühen von Meersalztröpfchen.  Es wird erwartet, dass alle diese Methoden einen kühlenden Effekt haben, aber gleichzeitig Änderungen von Niederschlägen und anderen Parametern des globalen und regionalen Klimas bewirken.

Mit dem Erdsystemmodell MPI-ESM des Max-Planck-Instituts für Meteorologie (MPI-M) haben Wissenschaftler um Dr. Ulrike Niemeier und Dr. Hauke Schmidt vom MPI-M, Abteilung “Atmosphäre im Erdsystem”, die Auswirkungen dieser drei Methoden verglichen. In ihren Simulationen wurde versucht die globale Erwärmung durch den Anstieg von Treibhausgasen im Emissionsszenario RCP 4.5 durch  Techniken des Strahlungsmanagements nach dem Jahr 2020 über 50 Jahre auszugleichen. Die Ergebnisse wurden einem Szenario mit konstantenTreibhausgaskonzentrationen des Jahres 2020 gegenübergestellt.

Die Autoren fanden heraus, dass man im Modell zwar alle drei Strahlungsmanagement-Techniken so dosieren kann, dass sie den erwarteten globalen Temperaturanstieg nach 2020 ähnlich stark begrenzen, die resultierenden Niederschlagsmuster und –mengen aber zwischen diesen Methoden variierten.  Alle drei SRM-Techniken verringern den globale Gesamtniederschlag stärker als wenn die globalen Treibhausgaskonzentrationen konstant blieben. Das Injizieren von Schwefel oder Meersalz führt jedoch zu einer noch stärkeren Reduktion als Spiegel im All. Zusätzlich verändert sich durch Salzinjektionen auch die Verteilung des Niederschlags über Land und Meer: zunehmender Niederschlag über Land und abnehmender über den Ozeanen.

Alle drei Methoden ergeben eine verringerte Temperaturdifferenz zwischen den Polen und dem Äquator, wobei Salzinjektionen zu einer stärkeren Abkühlung in den Tropen führen würden als die anderen Methoden.

Originalveröffentlichung:
Niemeier, U., H. Schmidt, K. Alterskjær and J.E. Kristjánsson: Solar irradiance reduction via climate engineering – Impact of different techniques on the energy balance and the hydrological cycle. Journal of Geophysical Research-Atmospheres, doi:10.1002/2013JD020445, 2013.

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/2013JD020445/abstract