Klimawandel auf unseren Nachbarplaneten hilft Rolle des CO2 für das Erdklima besser zu verstehen

Die Erde hat sich in den letzten 100 Jahren erwärmt, kein Zweifel. Aber was war der Auslöser der Erwärmung? Ein alleiniges Werk des anthropogenen CO2, wie es der IPCC behauptet, oder eine Folge der Erhöhung der Sonnenaktivität, die in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts eine der stärksten Phasen der letzten 10.000 Jahre errreichte? Oder ein Wirkungsgefüge aus beidem?

Gehen wir einmal logisch an die Sache heran. Im Prinzip müsste man doch nur jeweils einen der Faktoren entfernen und dann überprüfen, ob und um wieviel sich die Temperatur verändert. Da sich die Sonne schlecht aus der Gleichung entfernen lässt, da sie während der gesamten Existenz der Erde immer da war und wirkte, müssen wir also Vergleichsfälle wählen, in denen wir das CO2 ausklammern. Es bieten sich dabei zwei Fälle an: Der Blick in die vorindustrielle Zeit der letzten 10.000 Jahre (vor 1850), als die CO2-Konzentration relativ stabil war, sowie die moderne Zeit auf Nachbarplaneten und ihren Monden, auf denen anthropogenes CO2 keine Rolle spielt. Den ersten Fall greifen wir hier im Blog regelmäßig auf und wundern uns, dass es einen sehr dynamischen vorindustriellen Klimawandel gibt, obwohl doch die Sonne laut IPCC-Modellen keine große klimabeeinflussende Wirkung besitzt. Den zweiten Fall griff Mark Perry am 23. Dezember 2018 in der österreichischen Kronenzeitung auf:

Fiebernde Planeten
Gewaltige Staubstürme toben auf dem Mars! Unvorstellbar für uns in ihrer Dimension und Gewalt. Und sie bedecken die Oberfläche mit einer Schicht hellen Staubs. Das aber führt dazu, dass die “Fieberkurve” des Roten Planeten kontinuierlich steigt, weil sich die Rückstrahlfähigkeit der Oberfläche ändert. Durch das sogenannte Albedo wird nämlich gesteuert, wie viel Sonnenenergie der Planet speichert und wie viel er ins All zurückschickt! Funkelnder Mars-Staub auf der Oberfläche reflektiert also das Licht der Sonne und ihre Hitze zurück in den Weltraum. Doch wenn der rötliche Staub durch Winde aufgewirbelt wird, wirft die Oberfläche eben weniger Energie in das Universum zurück.

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Im Artikel werden mehrere Arbeiten zitiert, die eine planetenweite Erwärmung des Sonnensystems andeuten sollen. Das wäre spektakulär, denn dies würde ein starkes Argument für einen solar-bedingten Klimawandel auch auf der Erde liefern. Im Artikel werden zwar Forscher und Erwärmungswerte genannt, jedoch keine konkreten Quellen bzw. Veröffentlichungen. Aufgrund der besonderen Bedeutung des Themas, wollen wir die Aussagen im Krone-Artikel kurz vorstellen und dann mithilfe der Litertaur überpüfen. Wie belastbar sind die Aussagen?

Zunächst berichtet Mark Perry über eine Klimaerwärmung auf dem Mars. Dort soll laut Lori Fenton eine Erwärmung von 0,86°C während der letzten 100 Jahre eingetreten sein. Basis sollen Vergleiche mit Viking-Bildern der 1970er sein. Mehr Wärme, mehr Stürme, geringere Albedo, positiver Feedbackmechanismus. Zudem wurde ein Abschmelzen der südlichen Polkappe des Mars beobachtet. Ein vollständiges Abschmelzen gäbe einen “Ozean” von 11 Meter Tiefe auf dem Mars. Wo kommen die Zahlen her? Eine kurzes Googlen fördert ein Paper von Lori Fenton und Kollegen 2007 in Nature zutage (populärwissenschaftlicher Begleitartikel hier):

Global warming and climate forcing by recent albedo changes on Mars
For hundreds of years, scientists have tracked the changing appearance of Mars, first by hand drawings and later by photographs1,2. Because of this historical record, many classical albedo patterns have long been known to shift in appearance over time. Decadal variations of the martian surface albedo are generally attributed to removal and deposition of small amounts of relatively bright dust on the surface. Large swaths of the surface (up to 56 million km2) have been observed to darken or brighten by 10 per cent or more3,4,5. It is unknown, however, how these albedo changes affect wind circulation, dust transport and the feedback between these processes and the martian climate. Here we present predictions from a Mars general circulation model, indicating that the observed interannual albedo alterations strongly influence the martian environment. Results indicate enhanced wind stress in recently darkened areas and decreased wind stress in brightened areas, producing a positive feedback system in which the albedo changes strengthen the winds that generate the changes. The simulations also predict a net annual global warming of surface air temperatures by ∼0.65 K, enhancing dust lifting by increasing the likelihood of dust devil generation. The increase in global dust lifting by both wind stress and dust devils may affect the mechanisms that trigger large dust storm initiation, a poorly understood phenomenon, unique to Mars. In addition, predicted increases in summertime air temperatures at high southern latitudes would contribute to the rapid and steady scarp retreat that has been observed in the south polar residual ice for the past four Mars years6,7,8. Our results suggest that documented albedo changes affect recent climate change and large-scale weather patterns on Mars, and thus albedo variations are a necessary component of future atmospheric and climate studies.

Im Paper, das vor mehr als 10 Jahren erschien, wird eine Erwärmung von 0,65°C auf Basis eines Vergleiches von Albedo-Karten der 1970er und 1990er Jahre festgestellt. Allerdings wurde hieraus kein Langzeittrend geschlossen, wie Lori Fenton auf eine Anfrage von uns dankenswerterweise erläuterte. In den 1970er Jahren hatte es einige große Stürme auf dem Mars gegeben, die hellen Staub über der ganzen Oberfläche verteilte, was die Albedo erhöhte und den Mars damit kühlte. Als die Bilder in den 1990er Jahren gemacht wurden, war es windstiller mit weniger hellem Staub, so dass die dunkle Oberfläche des Mars hervorkam. Das führte zu einer geringeren Albedo, weniger rückgestrahlter Sonnenenergie und somit höheren Temperaturen auf dem Mars.

Im Kronenartikel wird auch der Triton erwärmt. Laut  James L. Elliott soll sich der Neptunmond seit 1989 um 2°C erwärmt haben, von -236 auf -234°C. Dies basiert offenbar auf Studien von 1998. Gerne würden wir Elliott fragen, wie denn der neueste Stand der Dinge ist. Allerdings verstarb der Forscher bereits 2011. Mittlerweile wurde ein Pluto-Krater nach ihm benannt. Auch auf dem Pluto hatte James L. Elliott 2002 eine Klimaerwärmung festgtestellt. Seit 1989 soll dort die Temperatur um 1°C angestiegen sein. Auch hier fehlen jedoch neuere Daten.

Einen Klimawandel auf der Venus beschrieb das Institute of Space and Astronautical Science (ISAS), Teil der Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) am 24. Januar 2019. Dort haben sich in den letzten 30 Jahren die Winde verändert:

Peralta next looked beyond the Akatsuki data, comparing results from previous Venus missions stretching back to 1978. While it is challenging to compare results from instruments on different spacecraft and ground-based telescopes, Peralta’s results implied that the speeds of Venus’s winds have shifted over the last thirty years. Such a discovery is not only consistent with a solar driver but may be suggestive of the first detection of climate change on another planet.

“If solar tides drive the super-rotating winds, this may imply that the cloud albedo (how reflective the clouds are) may have changed over time and affected the impact of the solar radiation,” Peralta explains.

Such a result is good news for tidally locked worlds. If Venus’s super-rotating winds can be driven by the Sun, then maybe such rapid circulation could be common on slow rotating but potentially more temperate worlds around other stars. While the weather beneath a super-rotating atmosphere would be very different from that on Earth, it might allow the planet to retain its atmosphere and even the desired surface conditions for life. By comparing the two Earth-sized planets in our own Solar System, we may learn much more about what it takes to be a habitable world.

Es wäre schön, wenn es systematischere Daten zur Temperaturentwicklung der Planeten im Sonnensystem gäbe. Würde sich wirklich herausstellen, dass sich die Planeten und ihre Monde in den letzten 100 Jahren aufgeheizt haben, wäre dies ein wichtiger Hinweis auf eine bedeutende Beteiligung der Sonnenaktivität für das Erdklima.