Der erste echte Gastkommentar auf Primaklima! Und natürlich freue ich mich sehr darüber. Aerosole gelten in der Klimaküche als eine der groszen Unbekannten und in Webdiskussionen hat man oft den Eindruck, als könne man mit ihnen einfach alles erklären. Dem ist aber nicht so. Das Thema Aerosole und Wolken ist komplex, aber mit Sicherheit nicht beliebig. Wir haben jetzt Gott-sei-Dank einen Experten an Bord: Karsten Haustein ist gelernter Meteorologe und war lange Zeit am Supercomputing Center in Barcelona. Mittlerweile ist er in Oxford angekommen und arbeitet dort mit Richard Washington an der Beschreibung von Aerosolen und insbesondere Staub in globalen Klimamodellen.

Jüngst hat Georg die Ergebnisse eines in Science erschienen Papers von Durack et al. Science 2012 besprochen, welches den sich ändernden Wasserzyklus bei steigenden Temperaturen zum Inhalt hatte. Danach hat sich der Wasserzyklus um 4% verstärkt, was durch erhöhte Niederschläge zum beschleunigten Auswaschen der in der Atmosphäre befindlichen Aerosole führen könnte. Ich werde nachfolgend zeigen, dass dies nicht unbedingt zutreffen muss. Weiters werde ich versuchen zu zeigen, dass selbst eine etwaige Reduktion der Aerosolkonzentrationen nicht zwangsläufig zu einem schwächeren indirekten Aerosolforcing führen muss, wie von Georg vorsichtig angedeutet.

Vielleicht beginne ich einleitend mit einem kurzen Abriss, welches die wichtigsten Aerosoleffekte sind (siehe Fig 1). Aerosole sind in Luft gelöste feste oder flüssige Teilchen, welche die kurzwellige solare Strahlung (SW) direkt reflektieren, streuen oder absorbieren. Dies ist der sogenannte direkte Aerosol-Strahlungseffekt, welcher zu einer Abkühlung am Boden führt. Auf die langwellige terrestrische Ausstrahlung haben diese Teilchen keinen direkten Einfluss (einen indirekten schon). Darüberhinaus gibt es verschiedene indirekte Effekte, welche eine Folge der Tatsache sind, dass Aerosole als Wolkenkondensationskeime fungieren (ohne Aerosole keine Wolken). Der wichtigste ist der Wolken-Albedo-Effekt (Twomey-Effekt). Die erhöhte Tropfenkonzentration reduziert die Tropfengröße (Wasserinhalt bleibt konstant), was die Albedo der Wolke erhöht und zur stärkeren Reflexion solarer Strahlung führt. Dieser abkühlende Effekt ist am stärksten über dunklen Oberflächen wie Ozeanen, und er wirkt am effektivsten, wenn ursprünglich relativ wenige Aerosole vorhanden sind. Selbst eine relativ geringe Steigerung der Aerosolkonzentration über den Ozeanen kann somit zu einem recht starken Strahlungseffekt führen. Kleinere Tröpfchen bedeuten außerdem eine geringere Niederschlagsneigung, was wiederum die Lebenszeit der Wolken verlängert (Albrecht-Effekt). Allerdings ist das nicht immer der Fall, denn bspw. Rußpartikel wirken erwärmend (Absorption dominiert) und können Wolken somit quasi „wegbrennen”. Im Falle von Konvektion kann es ebenfalls zu überraschenden Effekten kommen, und darauf möchte ich im Folgenden etwas genauer eingehen.

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Fig 1 gibt einen Überblick über die verschiedenen Aerosoleffekte. Links der direkte, daneben der erste indirekte und rechts davon die verschiedenen sekundären indirekten Aerosoleffekte. Der Aerosol „invigoration” Effekt fehlt in dieser Grafik.


Zuerst soll aber die Frage geklärt werden, wie es mit der Aufenthaltszeit unter der Annahme eines erhöhten Wasserzyklus aussieht. Eine konstante Aerosolkonzentration vorausgesetzt, sollte man bei einer Zunahme der Niederschläge von einer erhöhten Feuchtdeposition der Aerosole ausgehen. Die Aufenthaltszeit würde verkürzt und tendenziell dafür sorgen, dass im globalen Durchschnitt weniger Aerosole vorhanden sind. Aerosole sind jedoch kleine fiese unberechenbare Querulanten, die gern mal ein überraschendes Eigenleben führen. Der Prozess des Auswaschens ist in mikrophysikalischer Hinsicht recht komplex und muss daher modelliert werden. Die dabei eingeschleppten Unsicherheiten sind immens, aber eine andere Methode gibt es nicht. Bellouin et al. JGR 2011 haben das getan und herausgefunden, dass sich eine zwischenzeitliche Abnahme der Lebenszeit langfristig in eine Zunahme der Lebenszeit umkehren wird (Fig 2).

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Fig 2 zeigt die Aufenthaltszeit verschiedener Aerosole als Funktion der Zeit wie man es im HadGEM2-ES model simuliert hat. Grundannahme sind die verschiedenen GHG-Emissionsszenarien, als Temperatur- und Niederschlags-Background wenn man so will. In der unteren Reihe sieht man die Änderungen des gelösten Massenanteils für die Aerosoltypen im gleichen Zeitraum (aus Bellouin et al JGR 2011).

Grund ist, dass der Großteil der gesamten Aerosolmasse anfangs in gelöster Form vorliegt, was entscheidend für ein effektives Auswaschen ist. Im Laufe der Zeit intensiviert sich erwärmungsbedingt nicht nur der Wasserkreislauf im Modell, sondern auch der Anteil tieferer Wolken, was zur Folge hat, dass die gelöste Aerosolmasse geringer wird und sich somit deren Aufenthaltszeit in der Atmosphäre in der Summe verlängert. Dem steht ein Paper von Liao et al. JGR 2009 gegenüber, welches das GISS E-Modell benutzt hat und in der Tat eine lokale Abnahme der Konzentrationen gefunden hat. Alles in allem also derzeit noch eine ziemlich unsichere Nummer.

Neben dem Effekt abnehmender tiefer Bewölkung, der die Residenzzeit der Aerosole trotz erhöhter Niederschläge u.U. wie gezeigt verlängern kann, soll nun der Aspekt diskutiert werden, dass selbst eine reduzierte Aerosolgesamtanzahl nicht unbedingt zu einem reduzierten Strahlungseffekt führen muss. Dazu ist es wichtig, dass man strikt zwischen konvektiven und stratiformen Niederschlags-, respektive Wolkenarten unterscheidet. Nicht nur hinsichtlich des Verhältnisses von Niederschlag zu Aerosolkonzentration (Großteil des Wasserzyklus findet innerhalb und entlang der ITCZ statt), sondern vor allem hinsichtlich der unterschiedlichen indirekten Aerosoleffekte. Während wir es im stratiformen Wolkenfall hauptsächlich mit dem Twomey-Effekt (Albedoeffekt) und einem potenziellen Albrecht-Effekt (Lebenszeiteffekt) zu tun haben, spielt im konvektiven Fall der sogenannte Aerosol „invigoration” Effekt eine entscheidende Rolle. Dieser führt – wie in Fig 3 schematisch dargestellt – zu verstärkter Konvektion, heftigeren Niederschlägen und somit einer potenziell kürzeren Lebenszeit. Die theoretische Basis dazu wird bei Lebo and Seinfeld ACP 2011 sehr schön erläutert.

Nimmt man noch dazu an, dass sich der Wasserzyklus hauptsächlich in den Tropen verstärkt (siehe Posting von Isaac Held), dann ist diese Unterscheidung umso wichtiger. Man kann somit durchaus in den Tropen eine Aerosolabnahme finden, ohne dabei in den Regionen in denen stratiforme (zumeist tiefe) Wolken dominieren, eine ebensolche Reduktion zu finden. Das negative erste indirekte Aerosol-Strahlungsforcing dürfte jedoch hauptsächlich im Zusammenspiel mit stratiformen Wolken relevant sein.

Der Aerosol invigoration Effekt würde jedenfalls sowohl mit einer verkürzten Aufenthaltszeit, als auch mit einem recht starken Aerosol-Strahlungseffekt zusammengehen. Die Aussage “Der Wasserzyklus läuft genau umgekehrt zunehmend auf Hochtouren und müsste also die Aufenthaltszeit der Aerosole stetig verkürzt haben” wird dabei wie folgt gestützt: Mehr Aerosole → stärkere Konvektion → stärkere Aerosol-Feuchtdeposition → schlussendlich (lokal!) weniger Aerosole. Das wird u.a. bei Fan et al. GRL 2012, Koren et al. Nature 2012, Li et al. Nature 2011, Rosenfeld and Bell JGR 2011, oder auch Small et al. GRL 2009 diskutiert … wie ich finde, sehr überzeugend! Es passt auch ziemlich gut zu den in Stevens and Feingold Nature 2009 diskutierten Unsicherheiten bzw. der daraus abgeleiteten “buffered system-Hypothese”. Diese Unsicherheiten beinhalten auch den Umstand, dass der invigoration Effekt nicht für alle Aerosoltypen gleich funktioniert (Wüstenstaubaerosole wirken niederschlagshemmend, ebenso Rußaerosole, welche wiederum mit reduziertem asiatischen Sommermonsun in Verbindung gebracht werden, siehe bspw. Bollasina et al. Science 2011) und nur unter bestimmten Umständen überhaupt identifizierbar ist.

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Fig 3 zeigt schematisch die verstärkende Wirkung der Aerosole wenn es zu hochreichender Konvektion kommt (invigoration effect). Stärkere Niederschläge und potenziell eine veränderte Lebenszeit von Gewittern und Wolken sind die Folge (aus Rosenfeld et al Science 2008).

Und das bringt mich zum nächsten Punkt. Wir müssen das Ursache-Wirkung-Prinzip beachten! Auch wenn die Aufenthaltszeit der Aerosole durch einen intensiveren Wasserzyklus beeinflusst wird (was wie dargelegt zweifelsohne der Fall ist), so sind für die Abschätzung des heutigen Aerosolforcings, bzw. der Aerosolkonzentrationen bis zum heutigen Tag,meiner Meinung nach eher die anthropogenen Aerosolemissionen der dominierende Faktor und eben kein wie immer gearteter Einfluss eines sich beschleunigenden Wasserzyklus. Die Anzahl der zusätzlichen Aerosole in der Atmosphäre wird von unseren Emissionen kontrolliert! Dazu kann man entweder den beobachteten Verlauf der globalen atmosphärischen optischen Dicke (AOD) heranziehen, oder die gemessenen kurzwelligen Oberflächen-Strahlungsdaten . Da die AOD-Messungen noch nicht sehr lange zurückreichen, helfen wir uns mit den SW-Strahlungsmessungen die ein recht schlüssiges Bild über den Verlauf in der jüngeren Vergangenheit geben (Fig 4 aus Skeie et al. ACP 2011).

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Fig 4 zeigt den Verlauf der gemessenen einfallenden Strahlung für verschiedene Regionen der Nordhemisphäre. Dies kann in grober Näherung als Maß für die AOD herangezogen werden. Es zeigt den aerosolbedingten Einbruch in der SW-Strahlung insbesondere in der 1970er Jahren. Die Modellergebnisse (direkter und indirekter Aerosoleinfluss in grün) und die Observationen (schwarz) stimmen dabei vom Trend recht gut überein, wobei die Modelle das Strahlungsforcing bisher tendenziell unterschätzen (aus Skeie et al ACP 2011).

Die Aerosolkonzentrationen scheinen demnach erstmal weitgehend unbeeindruckt vom verstärkten Wasserkreislauf zu sein. Ist bei 4% Änderung eigentlich auch nicht sonderlich überraschend, zumindest wenn man davon ausgeht, dass sich die Aerosolkonzentrationen ebenfalls nur in dieser Größenordnung ändern. Die Schwankungsbreite durch die direkten anthropogenen Emissionen ist jedenfalls deutlich größer. Dessen recht erhebliche dekadische Schwankungen haben in Form des damit verbundenen Strahlungsantriebs (reduzierte bzw. erhöhte SW-Einstrahlung) zum sogenannten Aerosol dimming und brightening geführt, wie ausführlich bei Wild JGR 2009 oder Wild BAMS 2012 nachzulesen. Neben Skeie et al. ACP 2011, befassen sich bspw. auch Wang et al. JGR 2012, Smith et al. ACP 2011 oder Ohmura JGR 2009 mit dem Strahlungsantrieb der anthropogenen Aerosole und kommen dabei zu sehr konsistenten Ergebnissen.

Die natürlichen Aerosole (hauptsächlich Wüstenstaub und Seesalz) sind von diesen Änderungen zwar nicht betroffen, allerdings werden die langfristige Emissionsschwankungen im Falle der Staubaerosole eher von Verschiebungen in der Hadley-Zirkulation bestimmt, welche bei erhöhtem GHG-Forcing tendenziell zu einer Ausweitung der Wüstenzonen neigt und somit wiederum zu erhöhten Emissionen führt. Diese werden auch durch einen verstärkten Wasserkreislauf nicht kompensiert.

Um meine Argumentation abschließend noch ein wenig zu untermauern, möchte ich auf zwei Studien verweisen, die zeigen, dass man mit ausreichender Modellauflösung und entsprechend anspruchsvoller Aerosol-Mikrophysik auch das dimming und brightening ganz gut hinbekommen kann. Chang et al. JC 2011, aber vor allem Booth et al. Nature 2012 haben hier Pionierarbeit geleistet (siehe Fig 5). Dazu benötigt es „nur” den direkten und den ersten indirekten Effekt (Twomey-Effekt), während der Wolken-Lebenszeit-Effekt nur eine untergeordnete Rolle spielt. Beide Paper sind in meinen Augen auch deshalb wichtig, weil sie auf einem plausiblen physikalischen Mechanismus fußen. Wir müssen schließlich erklären können, warum die SW-Strahlung in den 60er und 70er Jahren über der Nordhalbkugel so stark zurückgegangen ist. Das kann weder eine sogenannte AMO (Atlantische Multidekadische Oszillation), noch eine PDO (Pazifische Dekadische Oszillation) erklären. Erstere hängt allen mir bekannten Analysen zufolge den Landtemperaturen sogar leicht hinterher, weswegen sie als Forcing reichlich ungeeignet erscheint. Ich sage damit keinesfalls, dass AMOC (Atlantic Meridional Overturning Circulation)-Änderungen auf multidekadischen Zeitskalen nicht vorkommen, aber ich halte es für recht wahrscheinlich, dass externe Forcingmechanismen (anthropogene troposphärische und natürliche stratosphärische Vulkanaerosole) hierbei eine größere Rolle spielen. Zumindest ist keine genuine Oszillation weit und breit zu finden, wie auch jüngst in einem Review-Artikel von Liu JC 2012 nachzulesen.

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Fig 5 unten zeigt den Temperaturverlauf über dem Nordatlantik im HadGEM2-ES Modell mit komplexer Aerosolphysik, während die Modelle mit unzureichender Aerosolphysik die Variabilität nicht vollständig reproduzieren können (aus Booth et al Nature 2012).

Zusammenfassung:

1. Ein intensivierter Wasserzyklus kann durchaus kompatibel mit einem moderaten bis starken Aerosoleffekt sein. Geringe Aerosolabnahme durch den indirekten Aerosol invigoration effect (welcher mit einer Zunahme der konvektiven Niederschlaege einhergeht), bei gleichzeitigem indirekten Wolkenalbedo- und Lebenszeiteffekt (d.h. kürzere Lebenszeit) in Regionen mit stratiformen Niederschlägen.

2. Die mögliche Reduktion tiefer Wolken bei gleichzeitiger Zunahme der Niederschläge in Gebieten mit konvektiven Niederschlägen (kein Widerspruch!) könnte den Anteil der gelösten Aerosolmasse reduzieren und somit den auswaschbaren Aerosolanteil minimieren, was die durch die erhöhten Niederschläge bedingte beschleunigte Feuchtdeposition kompensiert.

3. Dabei ist zu beachten, dass die langfristigen Konzentrationsschwankungen vor allem emissionskontrolliert sind. Die verkürzte Aufenthaltszeit durch den stärkeren Wasserzyklus ist demgegenüber gering (Evidenz: AOD und Emissionsabschätzungen sind sehr stark korreliert, sodass alle mikrophysikalischen Aerosoleffekte in Bezug auf die Gesamtkonzentration wohl eher ein Effekt zweiter Ordnung sind).

4. Schwankungen der solaren Einstrahlung (dimming/brightening) sind ein starkes Argument für einen substanziellen Aerosoleffekt, egal ob nun direkt oder indirekt. Darüberhinaus legen aktuelle Modellstudien auf physikalisch plausible Weise nahe, dass der indirekte Effekt (hautsächlich Albedoeffekt) in mittleren Breiten eine entscheidende Rolle spielt. Dies erfordert weder ein extremes negatives Aerosolforcing, noch lässt es nicht genügend Spielraum für interne Variabilität im System (ca. 20%).

Ich hoffe, dass ich meinen Punkt mit dieser Argumentation einigermaßen machen konnte. Wie dargelegt, lassen sich alle Aerosoleffekte mit einem verstärkten Wasserzyklus und potenziel reduzierter Aerosolaufenthaltszeit problemlos vereinbaren. Als Vertreter der Aerosolcommunity bin ich mir der zahlreichen Unsicherheiten selbstredend vollumfänglich bewusst, bin aber der festen Überzeugung, dass wir wesentlich mehr Wissen als Nichtwissen auf der Habenseite verbuchen können und somit trotz der Komplexität nicht mehr vollständig im Dunkeln herumtappen. Ganz im Gegenteil ☺.

Kommentare (33)

  1. #1 Dr. Webbaer
    Juni 22, 2012

    Als Vertreter der Aerosolcommunity bin ich mir der zahlreichen Unsicherheiten selbstredend vollumfänglich bewusst, bin aber der festen Überzeugung, dass wir wesentlich mehr Wissen als Nichtwissen auf der Habenseite verbuchen können und somit trotz der Komplexität nicht mehr vollständig im Dunkeln herumtappen. (aus dem “fazitären” Absatz)

    Liest sich gut! Beruhigend auch, dass nicht mehr ‘vollständig im Dunkeln herumgetappt’ wird. Mehr wäre ja auch kaum erreichbar die Komplexität des Klimasystems annehmend. – Nett wäre aber noch die Erklärung des Konzepts des Wissens gewesen, die Wissenschaften [1] beziehen sich ja seit dem Ende der Verifikationsversuche auf Wissen, sondern auf Nützlichkeit – und wie gelangt man persönlich zu der Überzeugung mehr “Nützlichkeit” als “Unnützbarkeit” zu verwalten?

    MFG
    Dr. Webbaer (den immer auch die philosophische Unterscheidung interessiert, als Angehöriger/Vertreter der Skeptizismus-Community sozusagen)

    [1] der Namen täuscht

  2. #2 ArndB
    Juni 23, 2012

    RE: Fig 5; die Trendwende 1939/40 und „Darüber hinaus gibt es verschiedene indirekte Effekte, welche eine Folge der Tatsache sind, dass Aerosole als Wolkenkondensationskeime fungieren (ohne Aerosole keine Wolken).“

    Der Effekt hoher Freisetzung von Kondensationskeimen lässt sich unter der extremen Ausnahmesituation des 2. Weltkrieges, insbesondere der ersten Kriegmonate im Herbst 1939 und daraus resultierender extremer Niederschläge, z. B. in Westeuropa im September, Oktober und November, darstellen. Ab November war es häufig zu trocken (z.B. USA) und es folgte der kälteste Winter in Nordeuropa seit ca. 1830. http://www.seatraining.de/C/c4.html Für die Trendwende 1939/40 (Fig. 5) sind letztlich jedoch zunächst die Seegebiete in Nordeuropa mitursächlich (1939/40 bis 1941/42), nach dem Überfall auf Pearl Harbor, sind alle Seegebiete des Nordatlantik und Nordpazifik, in denen gekämpft wurde, in Betracht zu ziehen. http://www.seatraining.de/A/_ToC.html

  3. #3 BreitSide
    Juni 23, 2012

    Mannomann, muss der titelgeile WebBarsch schon wieder seine völlig abseitigen Pseudofragen stellen?

    Nett wäre aber noch die Erklärung des Konzepts des Wissens gewesen,

    Na, die ist einfach: Genau das, was der braune Falschdoc nicht hat. Und auch nicht sich anzueignen bereit ist.

    Der hat ja noch nicht mal im Ansatz den Treibhauseffekt kapiert. Nein, WebBazille ist kein Skeptiker, dazu ist er schlicht zu doof. Er ist nur ein schlecht informierter Leugner. Der auch keine Lust hat, sich besser zu informieren. Nutzt wohl auch nix bei dem Niveau.

  4. #4 Bleyfuß
    Juni 24, 2012

    @Wb
    Falls sie die komplexen Ansatzvesuche irritieren, versuchen Sie es doch mal mit dem globalen Kohlenstoffkreislauf, der ist einfacher zu durchschauen 😉

    Im Ernst: Wenn sie nicht en detail durchsteigen, wofür ich mir Verständnis abringen könnte, dann vertrauen Sie der globalen Temperaturentwicklung, die auf “soliden” Messwerten beruht, jawoll, und bei der manipulative Rechentricks keine Chance haben.

    Und siehe da: es wird wärmer (und wärmer).

  5. #5 axel
    Juni 24, 2012

    @ Karsten

    Vielen Dank für deinen Beitrag. Jetzt erst habe ich verstanden, was du damals mit deinen Posts zum Ausdruck bringen wolltest.

    Was ist deine Meinung? Überschätzen die gängigen Klimamodelle das Aerosolforcing, was ist mit Hansens “Faustian bargain”?
    Sieht man in den Messdaten die starke Zunahme von Kohleverbrennung (z.B. in China und Indien) und welche Aerosole betrifft dies besonders?

  6. #6 kai
    Juni 25, 2012

    @breitdrecki und senkstinkfuss: eure unflätigen ausfälle, zeichen elender flegel, gegen dr. webbaer, gehören auf dies und das.

    da spricht mit karsten mal ein richtiger profi zu euch dumpfbacken, und ihr zwei totalversager schafft es nicht einmal ein einziges wort zum hoch interessanten beitrag von karsten zu äussern: echt armselig.

    @karsten:

    dein statement “bin aber der festen Überzeugung, dass wir wesentlich mehr Wissen als Nichtwissen auf der Habenseite verbuchen können” halte ich aber für eine grosse übertreibung, die man in den “klimawissenschaften” immer wieder antrifft: wir wissen fast nie mehr als wir nicht wissen in einem gebiet. das hat sogar einstein so gesehen.

    @breitdrecki und senkfuss: ihr habt durch eure furchtbare störung dieses fred jede achtung unter ernsthaften menschen verloren, ab mit euch auf dies und das in die mülltonne

  7. #7 der Entsorger
    Juni 25, 2012

    Breitdrecki und den anderen Spinner, entsorgen. Nicht recyclen.

  8. #8 Georg Hoffmann
    Juni 25, 2012

    @kai

    “bin aber der festen Überzeugung, dass wir wesentlich mehr Wissen als Nichtwissen auf der Habenseite verbuchen können” halte ich aber für eine grosse übertreibun

    Nei dem geballten Fachverstand, den Sie hier (keinerlei Kommentar zur Sache, zero, nada, rien du tout) und anderswo demonstrieren, wiegt dieses Urteil schwer.

    Ich werde alle weiteren Kommentare hier, die nichts zum Thema sagen, loeschen. Danke.

  9. #9 Dr. Webbaer
    Juni 25, 2012

    @Georg
    Sie haben natürlich recht, wenn Sie feststellen, dass fachfremde Meinungsäußerung hier kommentarisch überwogen hat, allein, die Thematik ist nicht dem Laien direkt zugänglich und soll dieser ausgeschlossen werden von der Meinungsäußerung?

    Der Schreiber dieser Zeilen hat denn auch ein wenig am Fazit herumgenagt, hat versucht einzuholen. – Was bei Aussagen wie ‘Die Anzahl der zusätzlichen Aerosole in der Atmosphäre wird von unseren Emissionen kontrolliert!’, wir beachten auch den Begriff der Kontrolle und das “Unser”, auch dementsprechend einlädt.

    MFG
    Dr. Webbaer (der die Nachricht des jungen Kollegen hier denn auch als ein wenig deplatziert oder zumindest als erläuterungsfähig einstuft – Bei allem Respekt, Ihr Wohlwollen, Herr Hoffmann, vorausgesetzt und mit Verlaub!)

  10. #10 Georg Hoffmann
    Juni 25, 2012

    @WB

    soll dieser ausgeschlossen werden von der Meinungsäußerung?

    Jeder, ob fachfremd oder fachaffin, darf seine Meinung ZUM THEMA aeussern und es wird hier eben geloescht wenn es nicht dazu ist. Und etwas mehr als “Aerosole finde ich bloed” darf es auch sein.

    Und ich weiss beim besten Willen nicht, was man an so einem Satz “Die Anzahl der zusätzlichen Aerosole in der Atmosphäre wird von unseren Emissionen kontrolliert!” nicht verstehen kann. Es geht hier im Artikel darum, dass Aenderungen des Wasserzyklus AUCH einen Beitrag zur Aerosolkonzentration leisten. Darum ist also der Satz ein wichtiges Ergebnis.

  11. #11 kai
    Juni 25, 2012

    hoffmann, du bist im obigen artikel von karsten mehrmals angesprochen, äusserst dich selbst nicht zum artikel bis jetzt, lässt die total unqualifizierten “beiträge” von beifluss und breitnase einfach durch, und mir sagst du, ich soll mich schleichen.

    den ewigen mist deiner eigenen leute findest du aber gut? ich will deine trauergemeinde hier nicht weiter stören, wollte nur die oberdeppen senkfuss und stinknase in die schranken weisen. tschüss

  12. #12 Karl Mistelberger
    Juni 25, 2012

    Fig 5 unten: Welche Kurve ist denn welche?

  13. #13 K.a.r.S.t.e.N
    Juni 25, 2012

    @Karl: Fig.b (unten) ist das Modell mit komplexer Aerosolphysik (HadGEM2-ES), während links oben zwei Modellensemble (blau und grün) und rechts oben ein Composite der Modelle mit (rot) und ohne indirekten (blau) Aerosoleffekt zu sehen ist. In schwarz jeweils die beobachten Ozeanoberflächentemperaturen (Datensatz ERSST) zum Vergleich. Die Modelle in der oberen Reihe sind allesamt CMIP3-Modelle, d.h. sie waren die Grundlage für den vergangenen IPCC-Report (AR4 in 2007).

    @axel: Antwort folgt, sie ist allerdings etwas länglich ausgefallen und muss daher von Georg nachträglich eingefügt werden. Sollte im Laufe der nächsten Tage drin sein. Ein bisschen Geduld noch 😉

  14. #14 Dr. Webbaer
    Juni 25, 2012

    Und ich weiss beim besten Willen nicht, was man an so einem Satz “Die Anzahl der zusätzlichen Aerosole in der Atmosphäre wird von unseren Emissionen kontrolliert!” nicht verstehen kann.

    Tja, der eine versteht nicht warum man das Postulat nicht verstehen kann, der andere versteht das Postulat nicht.

  15. #15 K.a.r.S.t.e.N
    Juni 26, 2012

    Nachtrag @Karl: Wenn Sie sich die gelbe Kurve des HadGEM2-ES Modells anschauen, dann gibts es 1.) ein paar augenscheinliche Differenzen bei diversen Temperaturspitzen zw. Modell und ERSST, und 2.) einen sehr starken Anstieg bei den beobachteten SSTs zw. 1925-40 und dann ab 1980.

    Zu 1.) wollte ich noch ergänzen, dass das Modell seine eigene interne Variabilität in Form von ENSO (= El Nino Southern Oscillation) erzeugt, welche allerdings nicht in Phase mit den Beobachtungen ist. Das ist bei einer zufälligen Oszillation auch nicht anders zu erwarten, weswegen man nun noch einen weiteren Modelllauf starten könnte, der das Modell quasi in den richtigen (beobachteten) ENSO-Zustand zwingt. War jedoch nicht Gegenstand des Papers. In den gezeigten Simulationen spielt ENSO daher keine Rolle, da man ein Ensemble-Mittel (hellgelb schattiert die Bandbreite) gebildet hat. Das erklärt einige der sichtbaren “Diskrepanz-Spitzen”, da Vulkanausbrüche gern einen El Nino-Zustand triggern, was dazu führt, dass die beobachteten Temperaturen nach einem Vulkanausbruch erst später als im Modell zu sinken beginnen (wenn auch nicht immer).

    Zu 2.) Es gibt ein Paper von McConnell et al. Science 2007, welches in Fig. 2B die Black Carbon (BC)- und Sulfatablagerungen in einem grönländischen Eiskern zeigt. Darin ist ein extremer Anstieg der BC-Ablagerungen zw. 1910-30 zu sehen, welcher mit der starken Erwärmung in der ersten Hälfte des 20.Jh zusammenfällt. Ab 1950 verschwinden die BC-Ablagerungen, während die Sulfatablagerungen ihre höchsten Werte erreichen. Ein weiteres starkes Indiz dafür, wie weitreichend die anthropogenen Aerosolemissionen sind und wie wichtig es ist, deren unterschiedliche Wirkungen exakt zu erfassen (BC erwärmend, Sulfate kühlend). Auffallend kurz vor 2000 übrigens der extreme Rückgang der Sulfate, welcher das Brightening in der Nordhemisphäre widerspiegelt, verbunden mit dem rasanten Anstieg der Temperaturen ab 1980.

  16. #16 Georg Hoffmann
    Juni 27, 2012

    Noch kurz zur Erläuterung. Unsere Software hängt in den Seilen und ich kann weder die Antwort von Karsten freischalten noch die Kommentare von Kai löschen. Beides wird aber noch nachgeholt. Danke für eure Geduld.

  17. #17 kai
    Juni 29, 2012

    georg, der satz, den du so total gut findest:

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    “Und ich weiss beim besten Willen nicht, was man an so einem Satz “Die Anzahl der zusätzlichen Aerosole in der Atmosphäre wird von unseren Emissionen kontrolliert!” nicht verstehen kann ” ist total holprig:
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    1) “Die Anzahl der zusätzlichen Aerosole”: dabei ist sprachlich nicht klar, ob es um die anzahl partikel insgesamt geht oder um die anzahl der art verschiedener partikel (nach grössen, zum beispiel)

    2) “…wird von unseren Emissionen kontrolliert!”: sprachlich recht holprig, mindestens aber recht unelegant: emissionen kontrollieren grundsätzlich nicht, sondern stehen allenfalls im direkten zusammenhang dazu, korrellieren damit etc.

    ps: ich wäre froh, wenn du auch diesen unsinn von mir ehebaldigst löschen würdest, wie auch alle übrigen oben, in denen ich leider immer wieder das wort arschloch verwendet habe

    pps: was die ergüsse oben von bleystinker und breitstinker mit aerosolen zu tun haben sollen, erschliesst sich mir gar nicht, aber diese stänkerer haben bei dir ja artenschutz in der geschützten werkstatt

    schon mal pro-aktiv: danke für das löschen

  18. #18 axel
    Juli 1, 2012

    @ Karsten

    Die technischen Probleme scheinen wohl doch größer zu sein, aber ich bin geduldig 😉

    Etwas anderes derweil:
    In deinem Beitrag kommt gut zum Ausdruck, dass die “aerosol guys” es mit einer hochkomplexen Angelegenheit zu tun haben (mir brummt immer noch der Kopf): Verschiedene Aerosoltypen mit teilweise gegensätzlichen Wirkungen, verschiedene Auswirkungen für konvektive und stratiforme Wolken und zudem kann ja wohl kaum jemand vorhersagen, wie sich die verschiedenen anthropogenen Aerosolkonzentrationen in der Zukunft entwickeln werden. Daher meine Frage:

    Wie ist die Wirkungen der Aersole in die Klimamodelle implementiert, die für die Projektionen des IPCC benutzt werden? Regional aufgelöst nach verschiedenen Aerosoltypen oder wird ein gemittelter Wert für alle Aerosole angesetzt?

  19. #19 K.a.r.S.t.e.N
    Juli 1, 2012

    @axel:

    das Gefühl habe ich auch. Ich denke, ich werde versuchen die Antwort auf Deine vorangegangenen Fragen morgen einfach in kleineren softwareverträglichen Häppchen zu posten. Notfalls müssen die Literaturlinks halt erstmal dran glauben. Dementsprechend versuche ich mich auch mit der Antwort auf die aktuellen Fragen sehr kurz zu halten ;-).

    Für die CMIP3-Modelle (IPCC AR4) ist die Aerosolkomplexität sehr verschieden berücksichtigt. Alle Modelle berücksichtigen die Sulfate, allerdings nur den direkten Effekt. Wenige Modelle berücksichtigen den 1. indirekten Effekt, noch weniger den 2. indirekten Effekt. Eine handvoll Modelle (7 von 23) berücksichtigt Black Carbon und Organic Carbon. Aerosol-Chemie-Interaktion erlauben nur 3 Modelle (wichtig für den Schwefelzyklus bspw). In Wild and Schmucki ClimDyn 2010 gibt es die komplette Zusammenfassung. Kein Wunder also, dass die Modelle das Dimming und Brightening nicht hinbekommen. Etwas besser wirds in den CMIP5-Modellen aussehen, allerdings kenne ich hier die Details (bis auf HadGEM2) noch nicht.

    Die verschiedenen Aerosoltypen werden entweder als säulenintegrierte 2D oder als höhenlevelabhängige globale 3D-Felder zur Verfügung gestellt und entsprechend in die Modelle “gefüttert”. Datengrundlage sind die historischen Emissionsdaten, regional entsprechend verteilt. Dito die vulkanischen Aerosole. Natürliche+anthropogene Aerosole werden dabei einfach addiert, mit dem natürlichen Aerosolanteil quasi als jährlichem “Hintergrundwert”.

    Grüße KarSteN

  20. #20 K.a.r.S.t.e.N
    Juli 1, 2012

    P.S.: Kleiner Hinweis in “eigener” Kollegensache. Wer Phil Jones (Climate Research Unit, University East Anglia, Norwich, UK) ein wenig moralische und emotionale Unterstützung zukommen lassen möchte, dem sei die Beteiligung an folgender Unterschriftensammlung bei SkS ans Herz gelegt (Login erforderlich). Man muss dazu kein Wissenschaftler sein ;-):

                                             [www.skepticalscience.com]

  21. #21 K.a.r.S.t.e.N
    Juli 2, 2012

    Hallo axel,
    ich versuche die erste Antwort mal zweigeteilt zu liefern. Hier Teil 1:

    Die Thematik verständlich auf den Punkt zu bringen ist nicht einfach. Hoffe zumindest, dass es ansatzweise gelungen ist. Deine Fragen sind spitze und gehen gleich dahin, wo es wehtut ;-).

    Überschätzen die Modelle das Aerosolforcing? Ja und Nein. Die meisten Modelle inkludieren eine recht simple Aerosolphysik, was zur Unterschätzung der indirekten Effekte führt. Kompensatorisch scheint gelegentlich das direkte Forcing überschätzt. Folge ist, dass man die von mir erläuterten regional unterschiedlichen Effekte (abhängig vom dominierenden Wolkentyp) nicht hinreichend simuliert, welche stark von den indirekten Effekten kontrolliert werden. Das bei Booth et al. Nature 2012 verwendete HadGEM2-Erdsystem-Modell bekommt das hin (siehe Fig.5), zeigt aber ein vergleichsweise starkes Aerosolforcing. Ein Modellupdate der Mikrophysik in Arbeit, welches ein etwas geringeres (und damit realistischeres) Forcing zeigt, wie mir Nicolas Bellouin (einer der Kollegen, der beim MetOffice für die Aerosole “zuständig” ist) jüngst sagte. Wird am Ergebnis dieser Arbeit allerdings kaum etwas ändern (Aerosole als primärer Antrieb der Nordatlantik-Variabilität im 20.Jh), da das Wüstenstaubfeedback noch nicht ausreichend gut funktioniert. Letzteres beschreibt die erhöhten Staubemissionen in der durch Aerosol-Abkühlung trockner werdenden Sahel-Zone, welche ebenfalls einen kühlenden Einfluss auf den Atlantik haben.

    Lange Rede, kurzer Sinn: In der Summe unterschätzen die Modelle das Aerosolforcing, außer im Falle komplexer Aerosolphysik. HadGEM2-ES erzeugt -1.3W/m2 (top of the atmosphere = TOA) indirektes Aerosolforcing, während die Messungen eher in Richtung -0.8W/m2 deuten. Halte ich auch für plausibel, da wir sonst ein noch stärkeres Dimming und Brightening hätten sehen müssen. Das TOA-Gesamtaerosolforcing dürfte derzeit damit im Bereich von -1W/m2 liegen. Problem ist allerdings, dass wir damit noch nicht wissen, wie der Temperaturresponse am Boden aussieht. Aerosole sind vertikal sehr ungleichmäßig verteilt und wirken wärmend in der Aerosolschicht (zumindest im Falle von Mineralstaub und Kohlenstoff, inbesondere bei Black Carbon = Ruß = BC) und kühlend darunter. Man braucht also die Klimasensitivität der Aerosole. Ein paar weitere MetOffice-Kollegen haben sich diesem Thema angenommen (Jones et al. JGR 2007) und die sogenannte Climate Efficacy für die gängigen Aerosole ermittelt. Danach kann man das TOA-Strahlungsforcing tatsächlich als Näherungswert für das “Bodenforcing” hernehmen, ohne sich allzu weit von der Wahrheit zu entfernen. Die Sensitivitäten (also inklusive aller Feedbacks) sind der CO2-Sensitivität ähnlich, etwas geringer für BC und etwas stärker für Sulfate.

    … siehe Teil 2 …

  22. #22 K.a.r.S.t.e.N
    Juli 2, 2012

    … weiter mit Teil 2:

    Dennoch bleibt Spielraum für etwas stärkere Bodeneffekte, weswegen ich Hansens “Faustian-Aerosol-Bargain” nach wie vor als Option sehe. Dazu zählen in jüngster Zeit neben erhöhter vulkanischer Aerosollast potenziell auch die asiatischen Aerosole. Allerdings weniger in der Troposphäre, als vielmehr in Tropopausennähe. Vernier et al. GRL 2011 (und gerade in der Diskussion: Bourgeois et al. ACPD 2012) haben eine ziemlich starke saisonale Aerosolschicht gefunden, die durch die Nähe der asiatischen Emissionen zur ITCZ hervorgerufen wird. Die Aerosole werden quasi mit der Konvektion nach “oben geschossen” und haben dort dann eine wesentliche längere Lebenszeit, da sie sich mit den Höhenwinden über weite Strecken verteilen können. Während man durch den hohen Anteil an BC-Emissionen in Asien derzeit keinen so deutlichen Bodeneffekt findet wie damals in Europa und Nordamerika (wo fast ausschließlich Sulfatemissionen auftraten, nach sehr starken BC-Emissionen zw. 1910-40), scheinen die Effekte in Tropopausennähe viel stärker zu sein.

    Bei Interesse kann man übrigens bei Ramana et al. Nature 2010 etwas zur Importanz der sulfate-to-BC-ratio hinsichtlich der Erwärmungseffekte nachlesen.

    … siehe Teil 3 …

  23. #23 K.a.r.S.t.e.N
    Juli 2, 2012

    … und abschließend Teil 3 (zweigeteilt hat nicht funktioniert und einen Teil der Links habe ich hier auch rauslassen müssen):

    Zusammenfassend für Asien also noch einmal: Es steigen sowohl Sulfat-, als auch OC- und BC-Emissionen (Lu et al. ACP 2011; Qin and Xie ACP 2011; Skeie et al. ACP 2011). Das hat mindestens bis 2000 zu einer Abnahme der Sonnenstunden geführt (Wang et al. JGR 2012), einhergehend mit einer deutlichen Abnahme der direkten Solarstrahlung (Norris and Wild, JGR 2009). Inwiefern sich beide Effekte bedingen ist nicht ganz einfach zu entschlüsseln, da der (sekundäre) indirekte Aerosoleffekt an Wolken bei einem Gemisch aus BC und Sulfaten (und noch dazu in Gebieten mit häufiger konvektiver Bewölkung) sowohl zu einer Zu- als auch einer Abnahme der Wolkenlebenszeit führen kann. Die beobachteten Effekte in höheren Schichten scheinen aber etwas zu sein, was durchaus Potenzial zur Unterschätzung hat, insbesondere in Anbetracht der erhöhten Gesamtemissionen in der vergangenen Dekade. Sollte dem so sein, dann könnte der transiente Klimaresponse (TCR) etwas höher als der derzeit wahrscheinlichste Wert von 1.6-2.0K liegen (“best guess” Equilibrium-Klimasensitivität wären 2.8K in diesem Fall), welcher sich aus dem negativen Aerosolforcing von -1W/m2 ergibt.

    Hoffe das hilft ein bisschen weiter.

    Grüße KarSteN

  24. #24 K.a.r.S.t.e.N
    Juli 2, 2012

    Geschafft *schwitz*. Nun noch die 3 fehlenden Links hinterher:

    Lu et al. ACP 2011
    Qin and Xie ACP 2011
    Skeie et al. ACP 2011

  25. #25 axel
    Juli 2, 2012

    @ Karsten

    Vielen herzlichen Dank für die Bemühungen, das hilft enorm weiter. Vor allem die zahlreichen Leseanregungen (wobei: Ist es eine typische Eigenart von Aerosol-guys, dass kaum ein paper unter 15 Seiten lang ist – es sei denn, es erscheint bei Nature? ;-).

    Lange Rede, kurzer Sinn: In der Summe unterschätzen die Modelle das Aerosolforcing, außer im Falle komplexer Aerosolphysik. HadGEM2-ES erzeugt -1.3W/m2 (top of the atmosphere = TOA) indirektes Aerosolforcing, während die Messungen eher in Richtung -0.8W/m2 deuten.

    Ok, das war das, was ich sprachlich mit “überschätzen” der kühlenden Wirkung ausdrücken wollte. Messungen meint wohl Daten zum Ocean heat content, und in diesem Zusammenhang meine ich mich erinnern zu können, dass -0,8 W/m^2 eher Oberkante (oder Unterkante in deiner Diktion) ist, habe auch Werte von -0,5 W/m^2 gelesen (mit großen Fehlermargen, zugegeben).

    PS:
    Von einer Klimasensitivität der Aerosole habe ich bislang noch nichts gehört. Da werde ich mal Jones et al. 2007 lesen. Überraschend und nicht unmittelbar ersichtlich finde ich nämliche: “Die Sensitivitäten (also inklusive aller Feedbacks) sind der CO2-Sensitivität ähnlich, etwas geringer für BC und etwas stärker für Sulfate.”

    Und ganz nebenbei hatte ich mich immer schon gefragt, ob man die asiatischen Aerosolemissionen nicht viel stärker lokal sieht, ok, bc, das klingt einleuchtend. Ramana et al. 2010 habe ich für stille Mitleser auch frei im Netz gefunden: http://www-ramanathan.ucsd.edu/files/pr176.pdf

    Ja, herzlichen Dank nochmals, wenn ich die Fülle deiner Links und deinen Beitrag anschaue, dann muss ich respektvoll anerkennen, dass sich in Sachen Aerosole seit dem AR4 doch einiges getan hat. Jetzt habe ich erst mal viel, viel zu lesen (meistens so um die 20 Seiten, grr)

  26. #26 K.a.r.S.t.e.N
    Juli 3, 2012

    @axel:

    Wegen der Länge lassen sich die Ergebnisse außerhalb der Community wahrscheinlich auch so schlecht verkaufen Ich wage sogar zu behaupten, dass es innerhalb der Community schwierig ist, immer den vollständigen Überblick zu behalten (da schließe ich mich explizit mit ein).

    “Messungen” ist eigentlich ein unpassendes Wort. Einzig bei den Strahlungsmessungen trifft das zu. Im Falle der Satelliten würde ich eher von Beobachtungen sprechen. Aus den Satellitendaten die richtigen Informationen zu ziehen, erfordert wahnsinnigen Aufwand (siehe auch Probleme mit den Temperaturabschätzungen aus den Satellitendaten). Die Trends in den Strahlungsmesswerten liefern immerhin eine einigermaßen vernünftige Abschätzung des gesamten Aerosolforcings, während die Satelliten erstmal nur Sachen wie LWP (liquid water path), Cloud optical depth bzw. AOD liefern. Daraus das direkte und indirekte Forcing abzuschätzen is a highly sophisticated exercise. An der Stelle sind wir auch noch weit von einem Konsens entfernt (kleines Bsp: Quaas et al. PNAS 2011 und Penner et al. PNAS 2011). Allerdings deuten die derzeitigen Erkenntnisse eher in Richtung geringeres indirektes Aerosolforcing. Das wird in gewisser Weise auch von den Strahlungsmessungen gestützt, wo man zw. clear-sky und all-sky-Forcing unterscheiden kann (letzteres “beinhaltet” den indirekten Wolken-Aerosoleffekt) und dabei hinsichtlich der Trends kaum Unterschiede findet. Jene Trends wiederum können den Betrachter durch temperaturbedingte Änderungen des Wolkenbedeckungsgrads dann auch noch wunderbar bzgl. des indirekten Effekts in die irre führen. Vorsicht ist somit b.a.w. geboten.

    Aber ich verliere mich schon wieder in Details. Was wir wissen ist, dass auch die Kombination aus Modellen und Satelliten weiterhin ein TOA-Forcing von ca. -1W/m2 TOA-Forcing liefert. Der indirekte Effekt dabei größer als der direkte Effekt. bei Interesse: Quaas et al. ACP 2009.

    Kleine Anmerkung noch: Mit dem Ocean heat content hat es nicht wirklich was zu tun (der bewegt sich in der Tat so um die +0.5W/m2).

    Die Frage mit der Klimasensitivität der Aerosole habe ich mir auch erst jüngst gestellt und mit Freude festgestellt, dass sie bereits grob beantwortet ist. Es ist eben nicht sonderlich intuitiv, wenn das Aerosolforcing an der Erdoberfläche negativ ist, während es TOA wie im Falle von BC positiv ist. Die Frage ist daher, wie sich das Oberflächen-Energiebudget unter Aerosoleinfluss verändert, und wenn ich nicht irre, dann reduziert sich der latente Wärmefluss ganz erheblich und kompensiert so die verringerte SW-Strahlung an der Oberfläche. Again, Details, Details … 😉

  27. #27 K.a.r.S.t.e.N
    Juli 5, 2012

    Hallo nochmal,

    Georg hat mich gestern darauf aufmerksam gemacht, dass einer seiner Kollegen am IMAU just dieses Thema in seinem jüngsten Paper in aller Tiefe bespricht. Seit gestern ist es auch zur Diskussion bei ACPD online: Roelofs ACPD 2012

    Da müssen telepathische Kräfte gewirkt haben, anders ist dieser Zufall nicht zu erklären ;-). Wer also das Thema noch einmal in vollem Umfang konsumieren möchte, dem sei diese Review zum Thema unbedingt empfohlen, auch wenn es noch nicht durch die peer-review ist (dauert bei ACP i.d.R. 3-5 Monate, manchmal auch wesentlich länger)!

    Prinzipiell werden meine Aussagen bestätigt, bzw. unterstrichen. Wichtigste Aussage ist, dass die derzeitigen Erkenntnisse auf eine Verlängerung der Aerosol-Aufenthaltszeit mit steigenden Temperaturen hindeutet. Neben dem im Paper vorgestellten theoretischen Modell zwar nur auf wenigen GCM-Simulationen basierend, aber selbst die volle Bandbreite der (derzeit) möglichen Änderungen ist unter klimatologischen Aspekten nicht kriegsentscheidend. Das zentrale Ergebnis dieser Arbeit sind +5.3% mehr Aerosole mit jedem Grad Celsius Temperaturanstieg. Die Bandbreite reicht von +6.1% (GFDL Modell) bis -6.2% (GISS Modell). Die Niederschläge erhöhen sich dabei in einer wesentlich engeren Spanne von +2 bis +2.8% pro Grad CelsiusTemperaturanstieg (most likely einhergehend mit einem intensivierten Wasserzyklus). Hauptgrund ist ein „negatives“ Wolkenfeedback. Mehr Wasserdampf (+5.3% pro Grad Celcius T-anstieg) führt zu einem geringeren Niederschlagsvolumen (heftiger Niederschläge), verminderten Aufwindgeschwindigkeiten und damit einer verringerten Wolkenbedeckung. Im Ergebnis eine verringerte Feuchtdeposition für Aerosole. Ich habe das „negativ“ in Anführungszeichen gesetzt, da es sich letztlich im Hinblick auf die Temperaturen um ein positives Feedback handelt (bekannt als pos. cloud feedback).

    Als weitere Gründe für das counter-intuitive Ergebnis bzgl. der Aerosol-Lebenszeit, nennt der Autor sich zeitlich und räumlich ändernde Aerosolemissionen (wie bspw. die von mir erörterte Verschiebung in Richtung ITCZ), sich zeitlich und räumlich ebenso ändernde Niederschläge (nachlassende stratiforme Niederschläge und verstärkte konvektive Aktivität (was nicht im Widerspruch zu leicht verminderten Aufwindgeschwindigkeiten stehen muss)), Änderungen in der „activation efficiency“ der Aerosole selbst (also der Effizienz, mit der Aerosole als Wolkentröpfchen aktiviert werden können, was von deren Löslichkeit abhängt (je nach Aerosoltyp kann diese sowohl zunehmen, als auch abnehmen)), oder aber eine Verminderung der Auswascheffizienz in verschmutzter Luft (geringer als in sauberer Luft). Es gibt selbstredend noch weitere untergeordnete Effekte, die in dieser Studie jedoch nicht berücksichtigt werden konnten.

    Daneben erwähnt Geert-Jan Roelofs explizit einen (entscheidenden) Punkt, den ich ebenfalls versucht habe zu machen (Stichwort: „Die Anzahl der zusätzlichen Aerosole in der Atmosphäre wird von unseren Emissionen kontrolliert“):

    ”Evidently, the large contribution of anthropogenic emissions to the global aerosol burden in the contemporary atmosphere (…) has affected the aerosol burden far more since pre-industrial times than climate change effects.“

    Und schlussendlich diskutiert der Autor noch die Unterschiede hinsichtlich Wasserdampfzunahme, die eine Erwärmung in der unteren und der oberen Troposphäre mit sich bringt. Auch dies hat Auswirkungen auf die Aerosole, da sie sich hauptsächlich in der unteren Troposphäre befinden. Er analysiert die Plausibilität der verschiedenen Modellergebnisse und seiner eigenen Berechnung (anhand publizierter Reanalyse- und Observationsergebnisse) und konkludiert, dass eine Überschätzung des präsentierten Ergebnisses nicht unwahrscheinlich ist. Der Wert wird also eher etwas unterhalb von +5.3% liegen, als darüber. Dies indiziert gleichzeitig, dass die Equilibrium-Klimasensitivität wohl eher in Richtung 2.7K, als in Richtung 3.4K (oder 4.3K wie im HadGEM2-Modell) tendiert, aber das nur am Rande …

    Wo ich gerade beim Schreiben bin, diese Woche ist ein Review-Paper zu den von mir ebenfalls ins Feld geführten wöchentlichen Aerosoleffekten erschienen: Sanchez-Lorenzo et al. ACP 2012

    Bottom line des Papers: Insbesondere für die Effekte über Teilen Nordamerikas (SE-US) und Asiens ist starke Evidenz in Form zahlreicher statistisch signifikanter Beobachtungsdaten vorhanden (vom sehr plausiblen physikalischen Background einmal abgesehen).

  28. #28 K.a.r.S.t.e.N
    Juli 14, 2012

    Kleiner Nachtrag zum Thema “Science at work in full force”: Joyce Penner und Kollegen haben eine neues Paper abgeliefert, welches erneut für einen unterschätzten ersten indirekten Aerosoleffekt argumentiert (strongly so!): Penner et al. GRL 2012
    Das untermauert ihre Ergebnisse vom vergangenen Jahr, welche nicht hinter einer Paywall sind: Penner et al. PNAS 2011

    Grundaussage ist, dass dann, wenn man die Satellitenbeobachten versucht in von anthropogenen Aerosoleinflüssen weitgehend freien Regionen (hier südpazifischer Ozean) zu kalibrieren, dann stimmen die ansonsten deutlich höheren Modellabschätzungen mit den Beobachtungen überein. Mit anderen Worten, es ist gut möglich, dass die Modelle (also diejenigen, die den Albedoeffekt vollumfänglich berücksichtigen, so wie das HadGEM2-ES) gar nicht so schlecht liegen, und das negative Aerosolforcing doch stärker ist, als von den meisten derzeit vermutet. Krasser Stoff, und sicher nicht das Ende der Debatte. Hansens “Faustian Aerosol Bargain” bleibt also weiterhin eine Option …

  29. #29 axel
    Juli 15, 2012

    Hallo Karsten,

    ich habe das Paper von Penner et al. 2012 trotz Paywall erhalten können. Entweder habe ich eine AGU-Membership (von der ich so nichts weiß) oder es lief über deinen Account. Sei’s drum, nur 5 Seiten, der Penner ist mir sofort sympathisch.

  30. #30 axel
    Juli 15, 2012

    Puh, verdammt schwere Kost. ln(Nc)/ln(AOD) oder vielleicht, weil konsistentere Werte ergebend, ln(NC)/ln(AI). Damit dann zurückschließen auf vorindustrielle Werte um damit dann auf das TOA-Forcing für den AIE zu schließen. Puh, puh, puh, da bewegt man sich m.E. aber noch auf sehr unsicherem Boden…

    Ist die Wahl von AI höhere Kunst oder kann man das physikalisch von den Ursachen her begründen?

  31. #31 K.a.r.S.t.e.N
    Juli 16, 2012

    @axel:
    Oder wie die Autoren selbst sagen: “Es ist tröstlich, dass Beobachtungs- und Modellergebnisse nicht mehr als einen Faktor 2 auseinanderliegen, trotz der diskutierten Vorbehalte gegenüber den aus der Analyse abgeleiteten Beobachtungsdaten.” 😉

    Der AI liefert eine Größeninformation (via Angström Exponent=AE) mit, welche grundsätzlich erlaubt Rückschlüsse auf den Aerosoltyp zu ziehen (Wüstenstaub mit geringem AE und “großen” Partikeln; Biomassen-/Anthropogene Aerosole mit hohem AE aufgrund kleinerer Partikel). Im vorliegenden Falle ist der AE/AI deshalb wichtig, weil nur über die Größeninformation etwas über die vertikal integrierte Aerosolanzahl und die Anzahl der Cloud Condensation Nuclei’s (CCN) gesagt werden kann. Daraus lässt sich dann wiederum eine Beziehung zw. SW-Reflectance und der opt. Dicke niedriger Wolken herstellen.

    So habe ich es jedenfalls verstanden ;-). Muss mich da voll auf die Literatur verlassen, und kann somit kaum selbst urteilen, wie verlässlich die Methodik wirklich ist. Aber Joyce Penner ist eine phantastische Kollegin, ebenso wie ihre Coautoren. Ich hoffe, Anfang August in Leipzig mit Johannes Quaas mal ein paar Worte zu wechseln, sodass ich auf diese Weise mein Wissen wieder ein Stück erweitern kann.

  32. #32 quadrocopterversicherung.com
    April 29, 2017

    Bemerkenswerter Einfall. Allerdings will ich auch sehen, dass Dinge nicht immer so einfach sind. Realismus ist oftmals eine Tugend.

    https://quadrocopterversicherung.com/

  33. #33 quadrocopterversicherung.com
    Mai 1, 2017

    Bemerkenswerter Einfall. Allerdings will ich betonen, dass Dinge nicht immer so einfach sind. Realismus ist oftmals besser als Wolkenkuckungsheime.

    https://quadrocopterversicherung.com/