In Delhi verschwindet die Sonne manchmal hinter einem braunen Dunstschleier. Dieser Smog ist nicht nur ungesund, er beeinflusst auch das Klima. Ein internationales Forschungsteam unter Leitung des Leibniz-Instituts für Troposphärenforschung (TROPOS) in Leipzig hat jetzt herausgefunden, warum bisherige Klimamodelle für stark verschmutzte Städte wichtige Prozesse nur ungenau abbilden.
Der Schlüssel liegt in winzigen Teilchen, sogenannten Aerosolen. Das sind feinste Partikel und Tröpfchen in der Luft, entstanden etwa durch Autoabgase, Industrie oder Wüstenstaub. Sie beeinflussen das Klima auf zwei Arten: Sie reflektieren Sonnenlicht und wirken gleichzeitig als Keime für Wolkenbildung. Wie viel Wasser ein Partikel aufnehmen kann, nennen Wissenschaftler Hygroskopizität. Je höher sie ist, desto stärker wachsen die Teilchen an.Und desto größer kann ihr kühlender Effekt auf die Atmosphäre sein.
Künstliche Intelligenz hilft beim Rechnen
Um das besser zu verstehen, nutzte das Team maschinelles Lernen. Also eine Form künstlicher Intelligenz, die Muster in großen Datenmengen erkennt. Die Forschenden werteten Messungen von zehn Standorten auf vier Kontinenten aus, darunter Beijing, Kairo, Delhi, Paris sowie das Forschungsschiff Polarstern im Atlantik. Auch zwei Messstationen in Deutschland, Goldlauter und Melpitz, flossen in die Analyse ein.
Das Ergebnis verbessert die Grundlage für Klimamodelle deutlich. "Unsere Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung von regionalen Aerosolparametrisierungen als entscheidenden Schritt zur Verringerung von Unsicherheiten bei der Abschätzung des direkten Strahlungsantriebs in Klimamodellen der nächsten Generation", betont Mira Pöhlker vom TROPOS und der Universität Leipzig. Sie erklärt außerdem, dass die neuen Berechnungen beeinflussen könnten, wie viel Sonnenenergie die Erde regional speichert oder zurück ins All reflektiert. Selbst kleine Veränderungen sind dabei weltweit klimatisch relevant.
Das Forschungsteam hofft nun, dass der neue Algorithmus künftig in globale Klimamodelle integriert wird. Präzisere Vorhersagen darüber, wie Aerosole Klima und Wolkenbildung beeinflussen, könnten dadurch möglich werden.
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