Wolken kühlen oder wärmen die Erde – je nach ihrer Höhenlage und Beschaffenheit: Sie reflektieren dann das Sonnenlicht oder verhindern, dass Wärmeenergie ins All zurückgestrahlt wird. Vor einigen Jahren stellten Nigel Marsh und Henrik Svensmark von der Universität Kopenhagen die These auf, dass auch der Weltraum die Wolkenbildung in der Erdatmosphäre beeinflusst [1]: über die eindringende kosmische Strahlung. Je nach Sonnenaktivität gäbe es dann auf der Erde mal mehr, mal weniger Wolken. Nun widersprechen Frank Arnold vom Max-Planck-Institut für Kernphysik und seine Kollegen dieser Ansicht [2].

Arnolds Team untersuchte, wie so genannte Forbush-Ereignisse die Wolkenbildung beeinflussen. Diese sporadisch auftretenden Sonneneruptionen verursachen einen plötzlichen Rückgang der in die Erdatmosphäre eindringenden kosmischen Strahlung, der wenige Tage anhält. Die Abnahme ist ähnlich stark ausgeprägt wie im Maximum des elfjährigen Sonnenzyklus, weshalb das Ereignis als guter kurzzeitiger Vergleich für die dabei auftretenden kosmischen Veränderungen dienen kann. Während des Sonnenzyklus nimmt die Aktivität der Sonne und damit die Zahl der Sonnenflecken zu und wieder ab. Dadurch schwankt die Stärke der im Sonnenwind eingefrorenen Magnetfelder, welche wiederum die kosmische Strahlung ablenken: Bei aktiver Sonne erreicht entsprechend weniger kosmische Strahlung die Erde.

Insgesamt hat die Sonnenaktivität im vergangenen Jahrhundert zugenommen, weshalb die dänischen Autoren vermuteten, dass die Wolkenbedeckung und somit die Wolkenkühlung abgenommen habe: Wegen der verringerten Strahlung wurden ihrer Meinung nach weniger Ionen in der Atmosphäre aus neutralen Molekülen gebildet, so dass entsprechend die Konzentration an Kondensationskeimen sank, an denen sich Wasserdampf anlagert und schließlich Wolken bilden – für die Forscher ein Hauptgrund für die beobachtete Erderwärmung, was anschließend zu starken und kontroversen Diskussionen in der Klimawissenschaft führte.

Die Max-Planck-Mitarbeiter und ihre Kollegen haben nun in Laborexperimenten die Bildung von Aerosolteilchen aus Ionen überprüft, die hauptsächlich durch Anlagerung von gasförmiger Schwefelsäure wachsen. Erst nach einigen Tagen sind die Teilchen so groß, dass Wasserdampf daran kondensieren kann. Allerdings wird in der Atmosphäre nur selten – etwa bei starken Vulkanausbrüchen – genügend Schwefelsäure gebildet, um die winzigen Aerosolteilchen bis zur Größe von Kondensationskernen anwachsen zu lassen. Diese begrenzte Menge ist somit ein Flaschenhals für die Wolkenbildung durch kosmische Strahlung.

Aus Messdaten der kosmischen Strahlung berechneten die Wissenschaftler die Ionenkonzentration in der Atmosphäre und verglichen sie dann mit Satellitenaufnahmen der Wolkenbedeckung: Beide änderten sich zeitlich völlig unterschiedlich und beeinflussten sich folglich überhaupt nicht – in keinem Wolkenstockwerk fanden die Forscher globale oder regionale Effekte, weder für ein einzelnes noch gemittelt über alle sechs Ereignisse. (mpi)