Klimaforschung Mehr als bloß heiße Luft: Temperaturtrends in der Atmosphäre

Das Wetter ist nicht nur Smalltalk-Thema Nummer eins, sondern auch ein beliebtes Forschungsobjekt. Ein Team der Universität Graz hat nun mithilfe von Satellitendaten die Temperaturentwicklung der Atmosphärenschichten untersucht und dabei Trends der vergangenen 40 Jahre ermittelt.

Graz/Österreich – Atlantik-Tief, Azoren-Hoch, Regenfront vom Mittelmeer: Temperaturunterschiede und Strömungen in der untersten Schicht der Atmosphäre bestimmen unser Wetter. Erwärmt sich dieser Teil der Lufthülle langfristig, beeinflusst das auch Hitzewellen in Europa oder extreme Niederschläge. Wie sich die Temperaturen in der Tropo- und Stratosphäre in den vergangenen vier Jahrzehnten verändert haben, konnten Forscher der Universität Graz nun erstmals konsistent aus Beobachtungen nachweisen.

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Unten wärmer, oben kälter

„Die Troposphäre, also die erdnahe Wetterschicht, hat sich seit den Nullerjahren um 0,25 bis 0,35 Grad pro Jahrzehnt erwärmt“, sagt Andrea Steiner vom Wegener Center für Klima und Globalen Wandel der Universität Graz. Über den gesamten Messzeitraum der Studie sind es 0,6 bis 0,8 Grad.

Anders sieht es in der darüberliegenden Stratosphäre aus: Dort nimmt die Temperatur kontinuierlich ab, und zwar um ein bis drei Grad über die vergangenen 40 Jahre. Ursache für die Abkühlung ist die zunehmende Konzentration von Treibhausgasen, die in dieser Atmosphärenschicht bewirkt, dass mehr Wärmestrahlung der Erde in den Weltraum entweicht. Auch die Änderung der Ozonkonzentration spielt eine Rolle. Folglich hat sich die untere Stratosphäre seit den späten 1990er-Jahren – mit der Regeneration der Ozonschicht – weniger stark abgekühlt als davor.

Einfluss aufs weltweite Wettergeschehen

„Die Temperaturtrends in der Atmosphäre sind, besonders im Bereich der Tropen, noch ausgeprägter als an der Erdoberfläche“, betont Klimaforscherin Steiner. Diese Entwicklung hat weitreichende Folgen: Die Luftschichten verschieben sich, damit verändern sich auch die großskaligen Zirkulationen. Außerdem werden die komplexen Wechselwirkungen zwischen der Erdoberfläche beziehungsweise den Ozeanen und der Atmosphäre beeinflusst. „All das bestimmt unter anderem das weltweite Wettergeschehen“, sagt Steiner. Klar verantwortlich für die Erwärmung sind die Treibhausgase. Eine markante CO₂-Reduktion bleibt also unerlässlich, um den Klimawandel zu bremsen.

Für ihre Untersuchung haben die Grazer Forscher verschiedenste Daten aus unterschiedlichen Höhenlagen seit dem Ende der 1970er-Jahre ausgewertet und verglichen. Die Informationen stammten unter anderem von Wettersatelliten, von so genannten GPS-Radiookkultationsmessungen sowie von bodengestützten Messungen. All diese Puzzlesteine fügen sich zu einem konsistenten Bild des Klimawandels der Atmosphäre. „Das zeigt uns, dass langfristige Beobachtungsdaten für die Klimaforschung essenziell sind“, schließt die Wissenschaftlerin.

Originalpublikation: A. K. Steiner, F. Ladstädter, W. J. Randel, A. C. Maycock, Q. Fu, C. Claud, H. Gleisner, L. Haimberger, S.-P. Ho, P. Keckhut, T. Leblanc, C. Mears, L. Polvani, B. D. Santer, T. Schmidt, V. Sofieva, R. Wing, and C.-Z. Zou: Observed temperature changes in the troposphere and stratosphere from 1979 to 2018, Journal of Climate; DOI:10.1175/JCLI-D-19-0998.1

* D. Eklaude, Karl-Franzens-Universität Graz, 8010 Graz/Österreich

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