Klima­modelle weisen auf die wachsende Bedeutung von Geoengineering in den kommenden Jahren hin

Da der Anstieg des Meeresspiegels eine Herausforderung darstellt, haben Wissenschaftler einen Weg gefunden, diese Auswirkung des Klimawandels, die durch die globale Erwärmung verursacht wird, zu bekämpfen. Dieses Phänomen, bekannt als globale Erwärmung, bezieht sich auf die steigende Temperatur des Planeten und ist heute eine der größten Bedrohungen.

Langfristige Verschiebungen von Temperaturen und Wettermustern sind ein natürliches Phänomen, das schon seit langer Zeit stattfindet. Wissenschaftler behaupten jedoch, dass das Tempo dieser Veränderung seit dem 19. Jahrhundert erheblich zugenommen hat, hauptsächlich aufgrund menschlicher Aktivitäten.

Globale Erwärmung entsteht, wenn Treibhausgase wie Kohlendioxid, Lachgas und Methan Sonnenlicht und Sonnenstrahlung absorbieren. Diese Schadstoffe fangen dann die Wärme ein, wodurch die Temperaturen steigen. Wissenschaftler führen dies auf intensivere Hitzewellen, Waldbrände, häufigere Dürren, zerstörerischere Hurrikane, stärkeren Niederschlag und verstärkte Wetterphänomene zurück.

Ein weiterer Effekt der globalen Erwärmung, wie bereits erwähnt, ist der Anstieg des Meeresspiegels, der durch das Schmelzen von Gletschern und den Eisschichten der Erde verursacht wird. Prognosen besagen, dass der Meeresspiegelanstieg allein durch Grönland bis 2100 etwa 10 cm erreichen könnte. Die Zukunft des Eisschildes und seine langfristige Stabilität hängen jedoch vom Ausmaß der Sommererwärmung ab.

Um die Auswirkungen des Klimawandels abzumildern und die dicht besiedelten Küstengebiete vor Unbewohnbarkeit zu schützen, schlagen Wissenschaftler mehrere Lösungen vor, darunter Geoengineering, das darauf abzielt, Aspekte der natürlichen Systeme der Erde – wie Böden, Ozeane und Atmosphäre – zu verändern, um dem Klimawandel entgegenzuwirken.

Geoengineering umfasst groß angelegte, gezielte, von Menschen gemachte Eingriffe, die das Potenzial bieten, die Umwelt zu manipulieren, um die schlimmsten Erwärmungsszenarien zu verhindern. Es gibt hauptsächlich zwei Arten von Geoengineering-Strategien: Solar Radiation Management (SRM) und Carbon Dioxide Removal (CDR).

SRM, oder Solar‑Geoengineering, versucht, den Planeten zu kühlen, indem ein kleiner Teil der Sonnenenergie zurück ins All reflektiert wird. Vorgeschlagene Methoden umfassen die Erhöhung des Albedos, Weltraumreflektoren und stratosphärische Aerosole.

Unterdessen konzentriert sich CDR, oder Kohlenstoff‑Geoengineering, darauf, erwärmende Stoffe wie CO₂ aus der Atmosphäre zu entfernen, mittels Techniken wie Aufforstung, Biochar, Luftabscheidung, Ozeandüngung, Erhöhung der Ozeanalkalinität und verstärkter Verwitterung.

Eine weitere Technik, cloud seeding, zielt darauf ab, den Winter‑Schneefall zu verstärken und das Schneedeckmantel in den Bergen zu erhöhen, wodurch die Verschmutzung bekämpft und die natürliche Wasserversorgung für die umliegenden Gemeinden erweitert wird. Zahlreiche Studien zum Cloud Seeding haben erhebliche Erfolge gemeldet.

Rettung der sich verschlechternden Gletscher durch Geoengineering

Angesichts des Potenzials von Geoengineering hat ein internationales Forscherteam der Universität Lappland, Finnland, und des Instituts für Tieftemperaturwissenschaften der Hokkaido‑Universität zusammengearbeitet, um die Geoengineering‑Technik der stratosphärischen Aerosolinjektion (SAI) zur Verlangsamung des Eisschildschmelzens einzusetzen.

Bei dieser Methode werden Aerosole künstlich in die zweite Schicht der Erdatmosphäre, also die Stratosphäre, mittels Flugzeugen oder Hochaltituden‑Ballons eingebracht. Dies erzeugt einen Kühleffekt durch Erhöhung des Albedos und globale Verdunkelung.

Im Rahmen des Pariser Abkommens von 2015 haben sich die Nationen verpflichtet, die Treibhausgasemissionen zu reduzieren, mit dem Ziel, den Verlust der Eisschilde auf ein Drittel bis die Hälfte des aktuellen Niveaus zu senken. Die Studie argumentiert jedoch, dass eine weitere Abkühlung durch das Injizieren von Aerosolen in die Stratosphäre mit etwa einem Viertel der Rate des Ausbruchs des Mt. Pinatubo auf den Philippinen den Eisschildverlust um etwa 30 % reduzieren könnte, verglichen mit den Reduktionen, die durch die Emissionsziele des Pariser Abkommens erreichbar sind.

Als der Mount Pinatubo auf den Philippinen ausbrach, injizierte etwa 15 Millionen Tonnen Schwefeldioxid in die Stratosphäre, was in den folgenden 15 Monaten zu einem Rückgang der durchschnittlichen globalen Temperatur um 0,6 Grad Celsius führte.

Jetzt möchten Wissenschaftler mit SLA diesen Vulkanausbruch nachahmen. Diese aerosolbasierte Geoengineering‑Methode bewahrt die Größe sowohl der kleineren Gletscher als auch der Schmelzwasser‑Gletscher in der Nähe ihrer gegenwärtigen Ausmaße.

Bei der Untersuchung der Wirksamkeit von SAI zur Verlangsamung des prognostizierten Eisverlusts in der Antarktis zeigte eine Studie aus November 2023, dass der Eisverlust der Region durch den Einsatz von SAI verlangsamt werden kann. Die Ergebnisse hängen jedoch vom Ort der Aerosolinjektion ab. Das Einbringen der Partikel zwischen 30°N und 30°S, mit dem Schwerpunkt auf der Südhalbkugel, zeigte das größte Potenzial, den antarktischen Eisverlust zu verlangsamen.

Jetzt testen Forscher diese Methode in Grönland, wo Gletscher wie Jakobshavn, 79 N, Zachariae Isstrøm und Petermann zu den am schnellsten sich verschlechternden Gletschern der Welt gehören.

Laut der in der Zeitschrift veröffentlichten Studie kann der Anstieg der Erdoberfläche und des Meeresspiegels (SLR) aufgrund dynamischer Verluste der Eisschilde und Oberflächenschmelze potenziell durch die Abkühlung des Eisschildes und der Ozeane mittels Solar‑Geoengineering gemindert werden.

Um den Beitrag des Meeresspiegelanstiegs (SLR) des grönländischen Eisschildes zu schätzen, nutzte das Team zwei dynamische Modelle, die von Änderungen im Oberflächenmassenbilanz (SMB) gesteuert werden. Eines der Modelle beinhaltet den Representative Concentration Pathway (RCP) 4.5, ein Verfahren zur Modellierung der möglichen Entwicklung des zukünftigen Klimas, das vom Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) übernommen wurde. Das andere ist das Geoengineering Model Intercomparison Project G4.

Im Zeitraum 2020–2090 wurde der Massenverlust unter G4 auf etwa 31 %–38 % geschätzt. Während die Kalbverluste variieren, zeigen beide Modelle erhebliche Eisabflussverluste von 15 % bis 42 %. Die Quantifizierung des Eisbergkalbens, also des Abbrechens von Eisklumpen am Rand eines Gletschers, bleibt in Bezug auf den Verlust des grönländischen Eises eine schwierige Aufgabe.

Um die potenziellen Auswirkungen von SAI zu untersuchen, nutzten die Forscher das SICOPOLIS‑Modell (ein 3D‑thermodynamisches Modell, das die Entwicklung großer Eisschilde und Eiskappen simuliert). Das Team simulierte die Veränderungen des Grönländischen Eisschildes für den Zeitraum 1990–2090 unter den Szenarien RCP8.5, RCP4.5 und GeoMIP G4.

Die Simulationen zeigten, dass die stratosphärische Aerosolinjektion von Schwefeldioxid einen „klaren schützenden Effekt“ auf die Eisschilde Grönlands hat.

Unter RCP8.5, dem schlimmsten Klimaszenario mit den höchsten Emissionen und kontinuierlicher Erwärmung, entspricht der prognostizierte Eisverlust einem Meeresspiegelanstieg von etwa 90 mm. Der Wechsel zu RCP4.5, einem Szenario, das einen mittleren Weg mit emissionsbezogenen Zielen darstellt, die unter den aktuellen Bedingungen erreichbar sein könnten, würde zu einem Anstieg des Meeresspiegels von etwa 60,6 mm führen. Unter GeoMIP G4, das RCP4.5 plus die Injektion von 5 Millionen Tonnen Schwefeldioxid pro Jahr zwischen 2020–2070 beinhaltet, würde der Eisverlust auf lediglich einen Anstieg von 37,6 mm begrenzt.

Die Ergebnisse waren ähnlich, wenn all diese Szenarien mit dem Elmer/Ice‑Modell bewertet wurden, einem anderen spezialisierten Modell für schnell wechselnde Eisschilde.

„Während diese Studie zeigt, dass SAI zum Schutz des Grönländischen Eisschildes beitragen könnte und damit potenziell das gesamte Eis auf der Erde, ist Geoengineering ein hoch umstrittenes Thema.“

– Professor Ralf Greve, der die Studie zusammen mit Professor John C. Moore leitete

Er fügte hinzu:

„Das größte Problem ist, dass es nur die Symptome der globalen Erwärmung anspricht, nicht die Ursachen – und es könnte sogar die notwendigen Veränderungen zur Bekämpfung der Ursachen verzögern. Darüber hinaus ist es aufgrund der enormen Komplexität der natürlichen Systeme der Erde unmöglich, genau vorherzusagen, welche positiven und negativen Ergebnisse entstehen könnten.“

Ist Geoengineering die Zukunft der Klimalösungen?

Die Wissenschaft hinter Geoengineering ist vielversprechend, aber nach wie vor weitgehend unerforscht. Beispielsweise erscheint das Abschirmen der Sonnenwärme, um den anhaltenden Anstieg der globalen Temperaturen zu bekämpfen, als ein ziemlich klarer und effektiver Ansatz. Solche Maßnahmen könnten jedoch weitere langfristige Auswirkungen auf das Klima haben.

Es wurde argumentiert, dass der willkürliche Einsatz von Techniken wie SAI nicht nur mit nachhaltiger Entwicklung unvereinbar, sondern auch der Klimagerechtigkeit entgegensteht. Solche Probleme könnten eine neue Quelle geopolitischer Spannungen darstellen. Ganz zu schweigen davon, dass die Umsetzung solcher Maßnahmen unterschiedliche Auswirkungen auf die Lebensmittelproduktion hat.

Wie eine feststellte, führt eine moderate Klimaintervention dazu, dass in den mittleren Breiten, Nordamerika und Eurasien die Nahrungsproduktivität durch SAI wahrscheinlich steigt. Gleichzeitig kann das großflächige Sprühen von Schwefel in der Atmosphäre zu einem Anstieg in Mittelamerika, Mexiko, der Karibik und der oberen Hälfte Südamerikas, Teilen des Nahen Ostens, dem größten Teil Afrikas und Indiens, ganz Südostasien und dem größten Teil Australiens führen.

Das zeigt, dass kalte Regionen möglicherweise keine derartigen Eingriffe bevorzugen, da sie von der Erwärmung durch den Klimawandel profitieren könnten, im Gegensatz zu tropischeren Ländern, die hohe Eingriffsgrade für kühlere Temperaturen bevorzugen, um mehr Ernten zu erzielen.

Aber das ist noch nicht alles. Im Jahr 2020 fanden MIT‑Wissenschaftler heraus, dass Vorschläge zum Solar‑Geoengineering auch die extratropischen Sturmzüge abschwächen könnten. Das führt zu weniger intensiven Winterstürmen sowie zu stagnierenden Bedingungen im Sommer. Es beeinflusst zudem die Zirkulation der Ozeanwasser und damit die Stabilität der Eisschilde. Es kehrt also nicht nur den Klimawandel um, sondern birgt das Potenzial, „neue Veränderungen im Klima zu induzieren“.

Deshalb glauben viele, dass Geoengineering eine vorübergehende Lösung für die Klimakrise darstellt. In den letzten zehn Jahren haben jedoch zahlreiche Forscher Studien durchgeführt, um zu prüfen, ob Geoengineering uns wirklich eine ernsthafte Alternative bieten kann.

Solche Techniken sind erforschungswürdig, da die Reduzierung der Emissionen nur sehr langsam voranschreitet, um sofortige Auswirkungen auf den Klimawandel zu erzielen. Darüber hinaus bieten einige Methoden, wie lichtreflektierende Verfahren, Vorteile hinsichtlich Umkehrbarkeit, Geschwindigkeit und relativer Kosteneffizienz.

Kürzlich stellten David W. Keith, Professor für geophysikalische Wissenschaften und Gründungsdirektor der Climate Systems Engineering Initiative an der University of Chicago, sowie Wake Smith, Dozent an der Yale School of Environment und Forschungsstipendiat an der Harvard Kennedy School, in einem feststellten, dass die Einführung von Geoengineering in kleinem Maßstab erfolgen sollte.

Bezüglich SAI schlagen die Autoren vor, dass eine Gruppe von Ländern in etwa fünf Jahren eine subskalige Umsetzung startet, um deutliche Veränderungen in der Zusammensetzung der Stratosphäre zu bewirken. Sie schrieben:

„Eine gut gemanagte subskalige Umsetzung würde die Forschung fördern, indem sie wichtige Unsicherheiten bezüglich SAI reduziert.“

Während ein sofortiger umfassender Einsatz sowohl unklug als auch unrealistisch ist, ermöglicht ein langsamerer Start eine schrittweise Umkehr der Erwärmung. Dies erleichtert die Optimierung und verringert die Wahrscheinlichkeit unerwarteter Effekte.

Die subskalige Umsetzung über ein Jahrzehnt würde die Speicher- und Verteilungstechnologien für eine großflächige Anwendung demonstrieren. Sie würde die Überwachungsfähigkeiten bewerten und klären, wie Sulfat in der Stratosphäre transportiert wird und wie es mit der Ozonschicht interagiert. Insgesamt wird uns dies ein besseres Verständnis der wissenschaftlichen und technologischen Hürden für eine großflächige Umsetzung geben. David sagte:

„Wenn wir richtig liegen, dass solche subskaligen Einsätze plausibel sind, müssen Politiker möglicherweise Solar‑Geoengineering – sein Versprechen und disruptives Potenzial sowie seine tiefgreifenden Herausforderungen für die globale Governance – früher angehen, als derzeit allgemein angenommen wird.“

Für den Moment bleibt der Fokus aller auf mehr Forschung, wie die Climate Overshoot Commission gezeigt hat, indem sie forderte, die experimentellen Geoengineering‑Methoden zu stoppen, bis sie gründlich untersucht wurden.

Ein UNESCO‑Bericht aus dem November 2023 hat ebenfalls dazu aufgerufen, die ethischen, sozialen und kulturellen Risiken solcher Methoden zu bewerten und ein Verbot ihrer Waffenanwendung zu fordern. Außerdem wurde die Länder aufgefordert, Vereinbarungen zu treffen, um Risiken einer ungleichen räumlichen Verteilung der Effekte zu vermeiden.

Zusätzlich erklärte der Bericht, dass politische oder wirtschaftliche Interessen die wissenschaftliche Forschung zu Geoengineering nicht beeinträchtigen sollten. Er fügte hinzu:

„Der Austausch von wissenschaftlichem Wissen und Forschungsdaten ist eine globale Verantwortung für alle, die an Klimaforschung, einschließlich Klimatechnik, beteiligt sind, um eine fundierte Politikgestaltung und öffentliche Debatte über den Klimawandel zu gewährleisten.“

Diese ständige Flut von Kritiken an Geoengineering‑Methoden hat insbesondere seit dem letzten Jahr zugenommen, was eine wachsende Diskussion und Debatte über diese neue Art der Modifikation des Erdklimas zeigt.

Tatsächlich besagt eine Studie vom späten letzten Jahr, dass die Exposition gegenüber Informationen zum Klimawandel die öffentliche Unterstützung für die umstrittene Klimapolitikmaßnahme vorhersagt. Laut der Studie liegt die Unterstützung für Forschung und Umsetzung in der Informationsexposition, die in den USA stärker war.

Laut der Studie war die Unterstützung für SAI in China am höchsten und in Kanada sowie den Vereinigten Staaten am niedrigsten, während Deutschland, die Schweiz und das Vereinigte Königreich dazwischen lagen. Ebenso wurde berichtet, dass die Unterstützung für SAI im Globalen Süden höher war als im Globalen Norden. Im Globalen Norden war die Unterstützung in Japan und Südkorea schwächer als in Australien, was auf eine Ost‑West‑Spaltung hindeutet.

Die US‑Regierung kündigte 2022 tatsächlich einen Fünfjahresplan an, um Solar‑Geoengineering zu untersuchen und vorübergehend die Auswirkungen der globalen Erwärmung zu reduzieren. Dies ist ein klares Zeichen für die wachsende Bedeutung von Geoengineering in den Diskussionen über Klimapolitik. Und obwohl Geoengineering gefährlich erscheint, verschafft es uns sicherlich mehr Zeit, den Klimawandel anzugehen.

Unternehmen, die gegen den Klimawandel kämpfen

Werfen wir nun einen Blick auf einige Namen, die den Klimawandel mit innovativen Methoden bekämpfen.

#1. Climate AI

Dieses Unternehmen nutzt maschinelles Lernen, Klimadaten, Klimamodelle und satellitenbasierte Bildgebung im Feld, um detaillierte Einblicke in zukünftige Wettermuster zu erhalten, die Landwirten helfen, fundierte Entscheidungen zu treffen und die Zukunft der Landwirtschaft zu gestalten. Die Technologie zur Klimawiderstandsfähigkeit zielt darauf ab, Lieferketten und globale Wirtschaften klimatischer zu sichern. Climate.AI arbeitet weltweit mit Unternehmen aus dem Lebensmittel- und Agrarsektor zusammen.

#2. Microsoft

Dieser Technologieriese hat sich verpflichtet, bis 2030 kohlenstoffnegativ zu werden, und strebt in weiteren zwei Jahrzehnten an, alle Treibhausgasemissionen, die er je verursacht hat, auszugleichen.

Im Jahr 2017 startete Microsoft (MSFT ) AI for Earth, um innovative Lösungen zur Verwaltung der natürlichen Systeme der Erde zu entwickeln. Derzeit unterstützt es über 950 Projekte und hat weltweit mehr als 20 Lösungen umgesetzt.

Das Unternehmen hat eine Marktkapitalisierung von 3 Billionen US‑Dollar, wobei seine Aktien (MSFT) zu 406,60 US‑$ gehandelt werden, ein Anstieg von 7,83 % im Jahresverlauf. Das Unternehmen erzielte einen Umsatz (TTM) von 227,58 Mrd. US‑$ und hat ein EPS (TTM) von 11,06 sowie ein KGV (TTM) von 36,67. Es zahlt eine Dividendenrendite von 0,74 %.

Abschließendes Wort

Geoengineering bietet zahlreiche Vorteile in Bezug auf Klimaminderung, Temperaturreduktion, landwirtschaftliche Produktivität und den Erhalt der Biodiversität. Forschungen zeigen, dass es uns schließlich helfen kann, die Auswirkungen des Klimawandels zu mildern und den Planeten zu retten.

Allerdings ist es nicht risikofrei, und angesichts seiner weitreichenden Auswirkungen muss dieses weitgehend noch junge Feld umfassend erforscht werden. Mit mehr Forschung, ausreichenden Investitionen und Aufsicht könnten diese innovativen Lösungen in den kommenden Jahren zu einem wesentlichen Bestandteil der kontrollierten globalen Minderungsbemühungen werden.

Klicken Sie hier, um zu lesen, wie man atmosphärisches CO₂ angeht – sollten wir Prävention oder Behandlung wählen?