Erdfernerkundung - Numerische Physik: Modellierung

4.8. MISSION TO PLANET EARTH 215
Biosphäre (Versteppung bei Wassermangel, erhöhte Produktion an Biomasse bei ausreichend
Wasser, aber auch Schäden bei Wasserüberschuss) sondern auch über die Erosion den geochemischen
Kreislauf und über die Bildung von Schnee-, Eis-, und Wasserflächen die Strahlungsbilanz
und damit auch die Temperatur der Erde; letzteres gilt ebenso für die Bewölkung
und die Bedeutung der unterschiedlichen Wolken für die Strahlungsbilanz der Erde [92, 191].
Verdunstung und Niederschlag sind gleichzeitig für einen Teil des Wärmetransports verantwortlich.
§ 697 In direktem Zusammenhang damit steht die Atmosphärenforschung. Wesentliche Ziele
sind das Verständnis der großräumigen Zirkulationsmuster, sowie der Bewölkung und der
Luftfeuchtigkeit. Zusätzliche Bedeutung gewinnen in der Atmosphärenforschung immer mehr
die Abschätzungen der Auswirkungen anthropogener Einflüsse. Dazu zählen insbesondere
Messungen der Konzentration und Höhenverteilung von Ozon, Aerosolen und CO2 sowie
anderer klimarelevanter Spurengase. Gerade die Atmosphäre kann nicht als isoliertes System
betrachtet werden, sondern steht in vielfältiger Wechselwirkung mit allen anderen Systemen,
z.B. durch Eintrag von Aerosolen bei Vulkanausbrüchen (Wechselwirkung mit der
Lithosphäre), klimatische Auswirkungen des Eintrages von Wasser in Form von Wolken oder
Wasserdampf (WeWi mit der Hydrosphäre), Veränderung von Verdunstung und Zirkulation
in Gegenwart großer Eisflächen (Kryosphäre), und nicht zuletzt die Wechselwirkung mit
der Biosphäre (Senken für CO2, Quellen für O2, Veränderung der bodennahen Winde durch
Veränderung des Bodenbewuchses).
§ 698 Damit kommen wir zum letzten entscheidenden Bestandteil des Systems Erde, der
Biosphäre. Die direktesten Anwendungen von Satellitenbeobachtungen auf die Biosphäre liegen
in der Forst- und Landwirtschaft, hier insbesondere in Überblicken über Flächennutzung
und den Zustand der Vegetation (Reifezustand ebenso wie Schädigungen, s.o.). Die wichtigste
Anwendung von Satellitenbeobachtungen der Biosphäre dürfte in den globalen Fragen
liegen, z.B. nach der Biomasse insgesamt, insbesondere auch dem Plankton im Meer, das
für die Speicherung von CO2 eine nicht unerhebliche Rolle spielt. Aber auch einzelne Organismenfamilien
können vom Satelliten aus kartographiert werden, so dass diese eventuell als
Bioindikatoren für Auswirkungen von Klimaänderungen dienen können oder durch auffälliges
Verhalten auf bisher nicht beachtete Zusammenhänge im System Erde hinweisen können. Als
Beispiel für diese Indikatorfunktion sei der Rückgang des Phytoplanktons in der Nähe der
Antarktis aufgrund des Ozonloches erwähnt. Dies ist einerseits der erste direkte Hinweis auf
die Folgen des Ozonlochs für die Biosphäre, andererseits wird hieran auch eine Kopplung
der vielen Systeme und ihrer Einflüsse auf das Klima deutlich: Das Ozonloch scheint das
Phytoplankton zu reduzieren, damit wird aber eine CO2-Senke geschwächt, d.h. der Kohlendioxidgehalt
in der Atmosphäre steigt relativ stark → das Ozon trägt demnach (abgesehen
von möglichen direkten Eingriffen in die Strahlungsbilanz der Erde) auch sehr indirekt zum
Treibhauseffekt bei.
§ 699 Die Kentnisse derartiger Zusammenhänge und die Messungen von Konzentrationen
und Flüssen sind für die Güte unserer Klimamodelle von entscheidender Bedeutung, vgl.
dazu den Artikel von Bolle [27], der ausführlich auf die Probleme und Defizite von Klimamodellen
eingeht, ebenso wie die Artikel von Schneider [214] und White [252]. Diese Klimasimulationen
rücken zunehmend in das Blickfeld, da zwar allmählich allgemein akzeptiert
wird, dass ein CO2-Anstieg in der Atmosphäre zu globaler Erwärmung führen wird, jedoch
können die Folgen einer derartigen Erwärmung möglicherweise völlig unerwartet ausfallen.
So sind in letzter Zeit einige neuere Modellrechnungen aufgetaucht, die z.B. für Europa eine
neue Eiszeit infolge des Treibhauseffektes prophezeien, da die anfangs geringe Erhöhung der
Temperatur die globalen Zirkulationssysteme derart verändern würde, dass der Golfstrom
nach Süden abgelenkt wird. Damit wird Europa aber eine entscheidende Wärmequelle entzogen,
der Schnee der dann kälteren Winter würde länger liegen bleiben, damit aber auch
die Albedo erhöhen und so zu einer weiteren Abkühlung führen (es wird mehr reflektiert,
also weniger absorbiert). Der Effekt wäre, dass Europa innerhalb größenordnungsmäßig ei-
c○ M.-B. Kallenrode 2. Juli 2008