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In den höchsten Gebirgen reagieren unterkühlte Wolken anders auf den Klimawandel
Die Erderwärmung verändert die Höhe und Zusammensetzung von Wolken, doch nicht überall in gleicher Weise. Über dem Tibetischen Hochland und den Anden steigen die Obergrenzen unterkühlter Wolken auf und kühlen ab, wie Satellitendaten aus zwei Jahrzehnten zeigen. Das deutet auf eine verstärkte Bildung von Eiswolken hin und könnte die regionale Strahlungsbilanz beeinflussen.
Nanjing (China). Wolken können Sonnenlicht reflektieren und dadurch abkühlen. Zugleich halten sie einen Teil der von der Erde abgegebenen Wärmestrahlung zurück. Wie sie die Strahlungsbilanz unseres Planeten beeinflussen, hängt deshalb nicht nur von ihrer Menge ab, sondern auch von ihrer Höhe und davon, ob sie Wassertröpfchen oder Eiskristalle enthalten.
Eine besondere Rolle spielen unterkühlte Wolken, deren Tröpfchen trotz Temperaturen unter dem Gefrierpunkt flüssig bleiben. Sie kommen in Hochgebirgen besonders häufig vor, weil dort aufsteigende Luft in große Höhen gelangt und abkühlt. Bisher war jedoch unklar, wie sich diese Wolken unter der Erderwärmung in verschiedenen Gebirgen langfristig verändern.
Forscher der Nanjing University (NJU) um Prof. Minghuai Wang haben nun Wolken über dem Tibetischen Hochland, den Anden, den Alpen, den Rocky Mountains und den Appalachen mit denen angrenzender Tiefländer verglichen. Dafür analysierte das Team Satellitenmessungen aus den Jahren 2003 bis 2022 und ergänzte sie durch rekonstruierte Wetterdaten. Die Auswertung konzentrierte sich auf die Sommermonate der jeweiligen Halbkugel, in denen aufsteigende Luftmassen die Wolkenentwicklung besonders stark prägen.
Die Analyse zeigt, dass der Anteil unterkühlter Wolken über den untersuchten Gebirgen meist abgenommen hat, während warme Wolken und Eiswolken häufiger geworden sind. Diese Veränderungen fallen über Hochgebirgen vielfach stärker aus als über benachbarten Tiefländern. Allerdings ist die Zunahme der Eiswolken nicht in jeder Region statistisch eindeutig nachweisbar.
Auch die Höhe der Wolkengipfel verändert sich. Die Obergrenzen von Eiswolken stiegen über den fünf untersuchten Gebirgsregionen im Mittel um knapp 284 Meter pro Jahrzehnt an und kühlten dabei um 1,1 Grad Celsius pro Jahrzehnt ab. Die Höhenzunahme und die Abkühlung verliefen damit ungefähr doppelt so schnell wie über den übrigen Landflächen und nahezu viermal so schnell wie über den Ozeanen.
Besonders auffällig ist das Verhalten der unterkühlten Wolken über Tibet und den Anden. Ihre Obergrenzen wurden um 2,7 beziehungsweise 1,1 Grad Celsius pro Jahrzehnt kälter und stiegen zugleich höher. Über anderen Gebirgen, Tiefländern und Ozeanen erwärmten sich solche Wolkengipfel dagegen im Mittel um rund 0,4 Grad Celsius pro Jahrzehnt und sanken in vielen Regionen ab.
Warum die beiden Hochgebirgsregionen aus dem üblichen Muster herausfallen, lässt sich teilweise durch die Veränderungen der Luftschichtung erklären. Über dem Tibetischen Hochland erwärmen sich die unteren Luftschichten stärker als die darüberliegenden. Das verringert die vertikale Stabilität der Atmosphäre und begünstigt, dass Wolken in größere, kältere Höhen aufsteigen können.
Für die Anden ergab die Auswertung der rekonstruierten Wetterdaten dagegen eine Zunahme der Luftfeuchtigkeit in mittleren Höhen. Sie könnte die Entwicklung höherer, kälterer Wolken unterstützen. Die statistischen Analysen liefern für diesen Zusammenhang allerdings kein eindeutiges Bild, weshalb die Forscher den vorgeschlagenen Mechanismus in den Anden ausdrücklich als vorläufig einstufen.
Weil über Tibet und den Anden gleichzeitig der Anteil unterkühlter Wolken sinkt und mehr Eiswolken auftreten, sehen die Forscher Hinweise auf einen verstärkten Übergang von flüssigen, unterkühlten Tröpfchen zu Eiskristallen. Die Satellitendaten verfolgen solche Umwandlungen jedoch nicht direkt. In anderen Regionen deutet die Erwärmung und Absenkung der Wolkengipfel eher auf eine abgeschwächte vertikale Wolkenentwicklung hin.