Diese winzigen Hohlglaskugeln, mit denen der Eisverlust in der Arktis gestoppt werden sollte, funktionieren nicht

iStock/isabeltp

Mit der Anmeldung stimmen Sie unseren Nutzungsbedingungen und Richtlinien zu. Sie können sich jederzeit abmelden.

Ein Vorschlag, das arktische Meereis mit Schichten winziger hohler Glaskugeln von der Dicke eines menschlichen Haares zu bedecken, wurde von einer kürzlich in der Zeitschrift Earth's Future veröffentlichten Studie in Frage gestellt.

Die neue Studie weist eine Behauptung aus dem Jahr 2018 zurück, wonach wiederholt über junges arktisches Meereis gesprühte Hohlglas-Mikrokugeln (HGMs) das Reflexionsvermögen verbessern oder das Eis vor der Sonne schützen. Es zeigt, dass die Verwendung von Mikrosphären tatsächlich sowohl der menschlichen Gesellschaft als auch dem Klima des Planeten schaden könnte, und unterstreicht, wie wichtig es ist, die Klimaschutzbemühungen im Auge zu behalten.

Meereis trägt zur Regulierung der Meeres- und Lufttemperaturen bei. Es beeinflusst die Ozeanzirkulation, indem es den größten Teil der Sonnenenergie zurück in den Weltraum reflektiert. Aus diesem Grund hängt das Klima der Erde entscheidend von der Fläche und Dicke des Meereises ab.

Jetzt haben Forscher des Fairbanks Geophysical Institute der University of Alaska unter der Leitung von Melinda Webster gezeigt, dass eine Lösung zur Herstellung von dickem Eis und zur Senkung der Klimatemperatur tatsächlich den Meereisverlust beschleunigen und das Klima erwärmen könnte. Sie zeigen, dass dies darauf zurückzuführen ist, dass das Aufbringen von Schichten aus weißen Hohlglas-Mikrokugeln auf das arktische Meereis dessen Oberfläche verdunkelt und somit den gegenteiligen Effekt hat.

Die Studie aus dem Jahr 2018 ergab, dass die Verwendung von fünf HGM-Schichten 43 % des einfallenden Sonnenlichts reflektierte, während 47 % davon zur darunter liegenden Oberfläche durchdrangen. Die HGMs nehmen die restlichen 10 % ein. Laut Websters Forschung reicht die 10-prozentige Absorption des Sonnenlichts durch die Mikrokügelchen aus, um das Schmelzen des Eises zu beschleunigen und die arktische Umwelt weiter zu erwärmen.

„Unsere Ergebnisse zeigen, dass die vorgeschlagenen Bemühungen, den Meereisverlust in der Arktis zu stoppen, das Gegenteil von dem haben, was beabsichtigt ist“, sagt Webster in einer Pressemitteilung. „Und das ist schädlich für das Erdklima und die menschliche Gesellschaft insgesamt.“

Um zu ihrer Schlussfolgerung zu gelangen, berechneten Webster und Stephen G. Warren von der University of Washington Variationen der Sonnenstrahlung bei acht typischen Oberflächenbedingungen auf dem arktischen Meereis – von denen jede ein unterschiedliches Reflexionsvermögen aufweist.

Zusätzlich zu diesen Faktoren berücksichtigten sie die Wolkenbedeckung, die Reaktion der Mikrosphären auf Sonnenlicht, die Intensität der Sonnenstrahlung an der Oberfläche und am oberen Ende der Atmosphäre, saisonalen Sonnenschein und mehr.

Bezeichnenderweise stützten sie ihre Studie auf die Art der in der Studie von 2018 verwendeten Mikrokügelchen und die genaue Anzahl der Schichten.

Das Forschungsteam stellte fest, dass eine Mikrosphärenbeschichtung zwar zur Erhöhung des Reflexionsvermögens von Eis im Herbst und Winter eingesetzt werden kann, der Effekt jedoch begrenzt wäre. Denn dünnes Eis kommt vor allem in diesen sonnenarmen Jahreszeiten vor. Das dünne Eis wird bald von Schneetreiben bedeckt, was sein Oberflächenreflexionsvermögen erhöht.

Im Frühling bedeckt reflektierender Schnee das Eis aufgrund der erhöhten Sonnenenergie. Aufgrund des hohen Reflexionsvermögens des Schnees würden Mikrokügelchen die Schneeoberfläche verdunkeln. In diesem Fall erhöhen sie die Sonnenabsorption des Eises, was letztendlich dazu führt, dass es schneller als beabsichtigt schmilzt.

Im Spätfrühling und Frühsommer beginnen sich über dem Meereis Schmelztümpel (Teiche mit offenem Wasser, die sich auf dem Meereis bilden) zu entwickeln, wenn die Sonnenenergie weiter zunimmt. Teiche scheinen ein ideales Ziel für hohle Mikroglaskugeln zu sein, da sie dunkel sind und ein geringes Reflexionsvermögen aufweisen. Das Team stellte jedoch fest, dass dies nicht der Fall war.

Stattdessen wurden in einem Experiment an einem Teich in Minnesota die schwimmenden Kugeln vom Wind an den Rand des Wassers getragen, wo sie zusammenklumpten, wie es Pollen auf Teichen und Pfützen tun.

Wenn die Sonneneinstrahlung am höchsten ist, scheinen die Monate März, April, Mai und Juni die besten für die Anwendung von Mikrosphären zu sein, in Wirklichkeit sind sie jedoch die schlechtesten für die Verwendung von HGMs.

„Der Einsatz von Mikrosphären zur Wiederherstellung des arktischen Meereises ist nicht machbar“, erklärt Webster. „Während die Wissenschaft weiterhin nach Möglichkeiten zur Eindämmung der globalen Erwärmung suchen sollte, ist es für die Gesellschaft am besten, die Verhaltensweisen zu reduzieren, die weiterhin zum Klimawandel beitragen.“

Abstrakt:

Das arktische Meereis könnte erhalten bleiben, wenn seine Albedo erhöht werden könnte. Zu diesem Zweck wurde vorgeschlagen, hohle Glasmikrokugeln (HGMs) über dem Eis zu verteilen. Wir beurteilen den Strahlungsantrieb, der sich daraus ergeben würde, indem wir die Flächenabdeckung und die spektrale Albedo von acht repräsentativen Oberflächentypen sowie die einfallende Sonnenstrahlung, Wolkeneigenschaften und spektrale Strahlungseigenschaften von HGMs berücksichtigen. HGMs können die Albedo von neuem Eis erhöhen, neues Eis entsteht jedoch im Herbst und Winter, wenn wenig Sonnenlicht vorhanden ist. Im Frühling ist das Eis von dichtem Schnee mit hoher Albedo bedeckt. Im Sommer ist die Sonneneinstrahlung intensiv und der Schnee schmilzt, sodass ein beträchtlicher Bereich von dunklen Schmelzwassertümpeln bedeckt ist, die ein attraktives Ziel für Aufhellungsversuche sein könnten. Frühere Studien zeigen jedoch, dass der Wind HGMs an die Teichränder bläst. Eine dünne Schicht aus HGMs hat ein Absorptionsvermögen von etwa 10 % für Sonnenstrahlung, sodass HGMs alle Oberflächen mit einer Albedo >0,61, wie zum Beispiel schneebedecktes Eis, verdunkeln würden. Das Nettoergebnis ist das Gegenteil von dem, was beabsichtigt war: Die Ausbreitung von HGMs würde das arktische Klima erwärmen und den Meereisverlust beschleunigen. Wenn nicht absorbierende HGMs hergestellt und ohne Kontamination durch dunkle Substanzen transportiert und verteilt werden könnten, könnten sie das Klima abkühlen. Der maximale Nutzen würde durch die Verteilung im Monat Mai erzielt, was zu einem jährlichen durchschnittlichen Strahlungsantrieb für den Arktischen Ozean von −3 Wm−2 führen würde, wenn jährlich 360 Megatonnen HGM auf das Eis verteilt würden.