CLAW-Hypothese

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Nach der CLAW-Hypothese gibt es eine negative Rückkopplung (Gegenkopplung) im Klimasystem der Erde über eine schwefelhaltige Substanz, die von bestimmten Arten des Phytoplanktons abgegeben wird und in der Atmosphäre Aerosole bildet, die Schatten spendende Wolken fördern. Soweit ist das mittlerweile allgemein akzeptierte Lehrmeinung. Unklar ist erstens die Stärke des Effekts und vor allem, ob die so verminderte Einstrahlung und Temperatur die Emission der Substanz fördert oder hemmt. Im Falle einer Hemmung würde sich ein Thermostat ergeben, der die Temperatur stabilisiert, gegenüber der langsamen Zunahme der Leuchtkraft der Sonne und Schwankungen im Kohlenstoffzyklus, siehe Paradoxon der schwachen jungen Sonne und Paläoklimatologie. Allgemein abgelehnt wird die Gaia-Hypothese, zu der die CLAW-Hypothese einen Baustein beitragen soll.

Die Hypothese wurde von den Wissenschaftlern Robert Charlson, James Lovelock, Meinrat O. Andreae und Stephen Warren aufgestellt und 1987 veröffentlicht. Der Name CLAW-Hypothese setzt sich aus den ersten Buchstaben der Nachnamen der Verfasser zusammen.[1]

Details der Wirkkette[Bearbeiten]

Zu den Emittenten zählen z. B. Coccolithophoren, die Dimethylsulfoniumpropionat (DMSP) zur Erhöhung ihres osmotischen Druckes produzieren. Wenn sie absterben oder gefressen werden, wird DMSP in Methanthiol und Dimethylsulfid (CH3SCH3; DMS) frei. Während Methanthiol schnell bakteriell umgesetzt wird (teilweise zu schwefelhaltigen Aminosäuren) gelangt DMS in die Atmosphäre. Dort wird es photochemisch abgebaut. Das erste stabile Zwischenprodukt ist Dimethylsulfoxid: DMS + OH ↔ DMS-OH, + O2HO2 + DMSO (CH3S(=O)CH3). Die weiteren Wege sind vielfältig, zum Teil heterogen, aber das wesentliche Endprodukt ist Schwefelsäure (H2SO4). Diese und auch das leidlich stabile Zwischenprodukt Methansulfonsäure (CH3SO3H) haben einen sehr geringen Sättigungsdampfdruck, sodass sich die Moleküle zu zahlreichen Kondensationskeimen zusammenlagern. Das bewirkt, dass sich Wolken bei geringerer Übersättigung bilden bzw. bei größerer Feuchte aus zahlreicheren, kleineren Tropfen bestehen, die weniger schnell abregnen. Durch die hygroskopische Wirkung von Sulfataerosolen entsteht unterhalb 100 % r.F. ausgedehnter Dunst, der wie Wolken die Einstrahlung vermindert, siehe Strahlungsbilanz der Erde. Nur in Reinluftgebieten kann dieser Mechanismus bedeutend sein, da es sonst genug andere Kondensationskeime gibt. In höheren, stürmischeren Breiten dominieren aus Gischt gebildete Salzpartikel den Dunst.

Zur Rückwirkung auf die DMS-Emission tragen verschiedene Effekte bei, die in der Summe positiv oder negativ sein könnten.[2] Eine höhere Einstrahlung und Temperatur führt in mittleren Breiten zu Vermehrung des Planktons, in höheren Breiten gar zu einer längeren Wachstumssaison. In niedrigen Breiten dagegen ist die Primärproduktion oft limitiert durch das Nährstoffangebot, das bei steigender Oberflächentemperatur knapper wird, denn dann ist die Schichtung der oberen 100 bis 200 Meter Wassersäule stabiler, was den Aufstieg nährstoffreichen Tiefenwassers vermindert. Das Plankton reagiert unter Nahrungsstress mit höherer Ausschüttung von DMS, die Population könnte sich zu DMSP-produzierenden Arten verschieben oder aber stark abnehmen. Nicht zuletzt wird DMS mit steigender Wassertemperatur rascher ausgasen.

Literatur[Bearbeiten]

  • R. Charlson, J. Lovelock, M. Andreae and S. Warren (1987): Oceanic phytoplankton, atmospheric sulphur, cloud albedo and climate. Nature, 326, 655–661.
  • D. Harvey: Climat and global environmental change. Understanding Global Environmental change. Toronto 2000, S. 28ff
  • S. Rahmstorf und K. Richardson: Wie bedroht sind die Ozeane? Biologische und physikalische Aspekte. Frankfurt am Main 2007, S. 100ff.

Weblinks[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Andreae, M. O., Elbert, W. and Demora, S. J.: Biogenic sulfur emissions and aerosols over the tropical South Atlantic, 3. Atmospheric dimethylsulfide, aerosols and cloud condensation nuclei. In: J. Geophys. Res.. 100, 1995, S. 11335–56. Bibcode: 1995JGR...10011335A. doi:10.1029/94JD02828.
  2. Andreas Gauer: „The CLAW hypothesis - A role for Dimethylsulfide in climate?“ Institute of Biogeochemistry and Pollutant Dynamics, Department of Environmental Sciences,ETH Zürich (PDF; 1,0 MB)