Nahezu ungebremst jagen Winde durch die Roaring Forties und Furious Fifties der Südhalbkugel: Die Region gehört zu den großen Wetterküchen unserer Erde. Doch ihre Wolken unterscheiden sich von denen der mittleren und hohen Breiten der Nordhalbkugel. Eine Studie von Martin Radenz vom Leibniz-Institut für Troposphärenforschung in Leipzig und seinem Team liefert nun Begründungen für diese abweichenden Eigenschaften. Weit im Süden sind die Wolken nicht nur häufiger, sie reflektieren auch mehr Sonnenlicht als in unserer Hemisphäre.

Die Arbeitsgruppe maß über drei Jahre hinweg von 2018 bis 2021 Aerosole, Wolken, Wind und Niederschlag in Punta Arenas im äußersten Süden Chiles und verglich diese Daten mit Messungen über Leipzig und Zypern. Die lange Messdauer war auch eine Folge der Reisebeschränkungen durch die Coronakrise; ansonsten hätte die Messperiode nur ein Jahr gedauert. Dadurch erfassten die Sensoren jedoch auch die Folgen der ausgedehnten Buschbrände in Australien 2019/2020, deren Rauchwolken bis nach Südamerika zogen. »Da die Luft im Süden Chiles ansonsten sehr sauber ist, fiel diese Art von Luftverschmutzung gleich auf und unterstreicht den globalen Einfluss der großen Waldbrände auf das Klima«, schreiben die Wissenschaftler.

Abgesehen von derartigen Katastrophen ist die Luft in der Region jedoch sehr sauber, was sich vor allem auf die Wolken in mittelhohen und hohen Atmosphärenschichten auswirkt: Da feuchte Luftmassen lange über ausgedehnte und eher selten befahrene Ozeangebiete streichen und auch an Land wenige Menschen leben, enthält die Luft wenige Aerosole. »Weniger Feinstaub bedeutet weniger Eiskeime in der Atmosphäre. Aber genau diese werden benötigt, um bei Temperaturen zwischen 0 und minus 40 Grad Celsius Wolkentropfen zu Eiskristallen gefrieren zu lassen«, sagt der an der Studie beteiligte Patric Seifert vom Leibniz-Institut.

Die Wolken vereisen in den mittleren Breiten der Südhalbkugel daher in geringerem Umfang und enthalten bei gleichen Temperaturen mehr flüssiges Wasser als ihre Pendants auf der Nordhalbkugel. Sie sind daher heller und reflektieren das einfallende Sonnenlicht stärker, was wiederum Folgen für die Wärmeausstrahlung der Erde hat.

Die saubere Luft ist jedoch nicht die einzige Erklärung für die Unterschiede. Noch ein zweiter Faktor spielt eine Rolle: Atmosphärische Schwerewellen beeinflussen die Wolkenbildung ebenfalls. Sie entstehen, nachdem die Westwinde gegen die Anden geströmt sind und diese überschreiten. Auf der Rückseite der Gebirgskette werden sie verwirbelt, was in den Schwerewellen resultiert. »Durch Messungen der für die Wellen charakteristischen Auf- und Abwinde konnten wir Wolken, die von diesen Wellen beeinflusst worden sind, erkennen und aus der Gesamtstatistik herausfiltern. Sie zeigen, dass diese Schwerewellen und nicht der Mangel an Eiskeimen für den Überschuss an Tropfen bei minus 25 Grad Celsius hauptverantwortlich sind«, sagt Radenz.

Unklar ist allerdings, ob dies nur ein lokales Phänomen ist oder ob Schwerewellen auch über dem offenen Meer auftreten. Ebenfalls vorkommen könnten sie an den neuseeländischen Alpen oder auf der Antarktischen Halbinsel. Das sollen zukünftige Messungen ermitteln. Langfristig sollen die Daten Klimamodelle verbessern, die die Strahlungsbilanz der Südhalbkugel bislang nur unzureichend abbilden.