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MIT Technology Review Analyse

Geoengineering: Was Forscher mit Wolken bewirken wollen

Wolken regnen lassen und dichtere Wolken bilden: Forscher:innen in den USA und den Vereinigten Arabischen Emiraten treiben Geoengineering-Techniken voran – trotz unbekannter Nebenwirkungen.

Von Hanns-J. Neubert
4 Min.
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Dunkle Sturmwolken verheißen gute Aussichten für die Windenergie. (Foto: Rene Hartmann/Shutterstock)

Die Welt ist noch immer nicht in der Lage, den weiter und schneller fortschreitenden Klimazusammenbruch zu bewältigen. Anstatt die Ursache an der Wurzel zu packen, also die Verfeuerung fossiler Brennstoffe zu beenden, propagieren viele Forscher:innen den Einsatz technischer Lösungen, um Erwärmung und Trockenheit vorzubeugen. Ihr Versprechen: Mit Geoengineering-Methoden lasse sich Zeit gewinnen oder sogar die bereits jetzt spürbaren Auswirkungen des Klimawandels mildern. Dabei sind die Nebenwirkungen dieser Techniken nach wie vor weitgehend unerforscht. Auch ist fraglich, ob so ein Zeitgewinn denn auch wirklich genutzt würde, das Tempo bei der Begrenzung der Treibhausgase zu steigern.

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Im Fokus stehen bei einigen der Geoengineering-Projekte Wolken. Auf sie hat man es mit zweierlei Absichten abgesehen. Einerseits praktizieren Länder, die jetzt vermehrt unter Trockenheit leiden, das sogenannte Cloud-Seeding, die Wolkenimpfung, um Regen zu erzeugen – oder auch Extremregen fernzuhalten. Andererseits sollen dichtere Wolken die Sonneneinstrahlung abschwächen, um auf diese Weise die fortschreitende Erwärmung einzudämmen.

Wolken-Engineering: Ansatz 1

Wolkenimpfungen sind überall auf der Welt schon fast normal. So veranlasste China 2008 Regenwolken dazu, abzuregnen, lange bevor angekündigte Unwetter Peking erreichten. Deshalb konnte die Eröffnung der Olympischen Sommerspiele unter strahlendem Sonnenhimmel stattfinden. In Deutschland setzen Landwirt:innen und Weinbäuer:innen Cloud-Seeding routinemäßig mithilfe der sogenannten Hagelflieger ein, um Ernten vor Unwettern zu schützen.

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Blickt man hingegen auf die Golfstaaten, ist dort mehr Regen durchaus gewünscht. Allerdings wohl nicht so viel wie jüngst im April: Über Dubai ergoss sich in kurzer Zeit sogar mehr als ein Drittel des durchschnittlichen Jahresniederschlags, selbst SUV schwammen davon. Üblicherweise fallen dort im Durchschnitt weniger als 200 Millimeter Niederschlag pro Jahr – und die Hitze- und Trockenperioden nehmen zu. Kein Wunder, dass die Vereinigten Arabischen Emirate schon seit Anfang der 2000er-Jahre intensiv daran forschen, wie man mit künstlich ausgelöstem Regen den Trinkwasserbedarf decken kann. Sie hoffen, sich dadurch die teure Meerwasserentsalzung sparen zu können.

Das Nationale Zentrum für Meteorologie (NCM) der Emirate in Abu Dhabi führt inzwischen jährlich mehr als 1.000 Stunden Wolkenimpfungen mit Flugzeugen durch. Dazu brennt man an Flugzeugen befestigte Fackeln ab, die künstliche Kondensationskeime in die Wolken einbringen. Als Keime dienten bisher meist Silberiodid- oder Kohlensäure-Eiskristalle, aber auch andere Salze in einer Acetonlösung oder auch flüssiger Stickstoff.

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Werden die Salze frei, verbinden sie sich mit den einzelnen Wassertröpfchen in der Wolke zu großen, schwerer werdenden Tropfen, die schließlich als Regen niedergehen.

Das Prinzip funktioniert. Aber die Erfolge sind mäßig. Nicht alle geimpften Wolken produzierten nämlich auch Niederschläge. Außerdem ist das Regenwasser am Ende mit Impfsubstanzen verunreinigt, deren Gesundheits- und Umwelt­auswirkungen neue Probleme bereiten könnten.

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Das soll jetzt eine neue Impfsubstanz ändern, die das Meteorologie­zentrum in Abu Dhabi gemeinsam mit der Nasa und dem Nationalen Zentrum für Atmosphären­forschung in Colorado kürzlich entwickelt hat. Es soll sich um ein Nanomaterial handeln, bei dem kleinste Kochsalzpartikel mit Titanoxid ummantelt sind. Diese Nanopartikel sollen hydrophiler, poröser, unbedenklicher und vor allem effektiver als herkömmliche Kondensationskeime sein. Wolkenimpfungen mit diesem neuen Material werden derzeit in den Vereinigten Arabischen Emiraten und in den USA getestet.

Aber zumindest die Emirate werden aufgrund der kritischen Geoengineering-Stimmen, die die heftigen Regenfälle in Dubai als Reaktion auf das Cloud-Seedings sehen, mit den Tests wohl noch etwas warten müssen.

Wolken-Engineering: Ansatz 2

Weit riskanter war, was sich am 2. April 2024 in der Bucht von San Francisco abspielte. Ganz im Geheimen hatten Forscher:innen den ersten US-Freilandversuch zur Abschirmung der Sonnenstrahlung durch eine künstlich angeregte stärkere Wolkenbildung vorbereitet. Sie wollten die Öffentlichkeit nicht beunruhigen, die erst beim Start des Experiments davon erfuhr.

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Vom Deck eines ausgemusterten Flugzeugträgers aus erzeugten die Atmosphären­forscher:innen Robert Wood und Sarah Doherty von der Universität von Washington in Seattle eine Meersalzfahne aus versprühtem Seewasser, die eine Wolke entstehen ließ.

Das Prinzip der Aufhellung von Meereswolken, des Marine-Cloud-Brightening (MCB), ist nicht neu: Seesalzpartikel können die Dichte und damit das Reflexions­vermögen niedriger Wolken über dem Ozean verstärken. Sie wirken als Kondensationskeime in dem Salznebel, erzeugen so eine größere Oberfläche der Wassertröpfchen und damit eine stärker reflektierende Wolke. Auf diese Weise gelangt dann weniger Wärmestrahlung von der Sonne auf die Meeresoberfläche, sodass sich bei großflächigem Einsatz die Erde insgesamt abkühlt.

Das Prinzip ist von den Wolkenspuren von Seeschiffen bekannt: Aerosole aus Schiffsabgasen wirken ebenfalls als Kondensationskeime und erzeugen niedrige Wolkenfahnen über den globalen Schifffahrtsrouten. Seit die Treibstoffe aber aufgrund internationaler Abgasregeln weniger Schwefelaerosole enthalten, entstehen auch weniger derartige Wolkenfahnen. Deren Abnahme könnte durchaus einen Beitrag zu den derzeit so extrem hohen Meerestemperaturen leisten.

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Die Abschattung der Sonneneinstrahlung ist wissenschaftlich umstritten. Sie könnte Wettermuster verändern und auch die Produktivität von Fischerei und Landwirtschaft einschränken.

Schlimmer wiegt aber, dass derartige Techniken die Hauptursache des Klimawandels – die Nutzung fossiler Brennstoffe – nicht angehen. Somit halten sie natürlich auch den Anstieg des CO₂-Gehalts in den Meeren nicht auf. Denn steigender CO₂-Gehalt versauert die Ozeane. Die Kalkschalen der wichtigen, am Anfang von Nahrungsketten stehenden Diatomeen-Planktonarten lösen sich auf. Folglich kommt das gesamte marine Ökosystem durcheinander.

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