Zukünftige Aerosolkonzentrationen

Das Klima des 21. Jahrhunderts ist selbstverständlich auch von natürlichen Schwankungen abhängig, wird aber nach heutiger Kenntnis vor allem von der Entwicklung der Weltgesellschaft und ihren Emissionen an Treibhausgasen und Aerosolen beeinflusst. Da diese Entwicklung nicht vorhergesagt werden kann, hat der IPCC verschiedene mögliche Szenarien aufgestellt, von denen wiederum die künftigen Treibhausgas- und Aerosol-Emissionen abhängig sind. Aus den möglichen Emissionen können mit Klimamodellen die möglichen Konzentrationen der Treibhausgase und Aerosole in der Atmosphäre berechnet werden.

Emissionsentwicklung

Globale Emissionen von Schwefel (S) 1990 bis 2100 in Tg S pro Jahr

Neben den Treibhausgasen sind Aerosole ein weiterer wichtiger, vom Menschen beeinflusster Antriebsfaktor auf den Strahlungshaushalt der Atmosphäre. Im Gegensatz zu den Treibhausgasen wirken Aerosole jedoch primär abkühlend, da ihr Haupteffekt darin besteht, Sonnenstrahlen zu reflektieren und zur Wolkenbildung beizutragen. Anthropogene, vom Menschen verursachte Aerosole werden z.B. wie Ruß entweder direkt emittiert oder sie entstehen in der Atmosphäre durch chemische Umwandlung von gasförmigen Vorläuferstoffen, so die Sulfataerosole aus Schwefeldioxid (SO₂), das bei der Verbrennung fossiler Energien aus Schwefel entsteht. Sulfataerosole gelten als die wichtigsten anthropogenen Aerosole.

Da Sulfataerosole auch als Verursacher des sauren Regens gelten, wurde die Emission von Schwefeldioxid seit den 1970er Jahren durch Filtermaßnahmen in den westlichen Industrieländern und später durch den Zusammenbruch der Altindustrie in den ehemaligen Ostblockstaaten zurück gedrängt. Die jüngste Industrialisierung von Schwellenländern wie China, Indien und Brasilien sowie die Erneuerung der Industrieproduktion in Staaten wie Russland oder der Ukraine hat diese Entwicklung teilweise wieder in Frage gestellt. Berechnungen nach den IPCC-Szenarien für das 21. Jahrhundert ergeben daher nur für die Szenarien A1T und B2 eine kontinuierliche Abnahme der SO₂-Emissionen. Bei den anderen Szenarien wird das Maximum zwischen 2020 und 2040 erreicht, gefolgt von einer deutlichen Abnahme der Emissionen bis 2100. Am Ende des Jahrhunderts liegen hiernach die SO₂-Emissionen zwischen 29 und 85 % der Werte um 1990.

Konzentrationsszenarien

Der mittlere jährliche atmosphärische Schwefelgehalt 1990-2010 nach sechs IPCC-Szenarien

Da Aerosole nur eine sehr kurze Verweilzeit in der Atmosphäre besitzen, folgt die Konzentration der Sulfataerosole einer ähnlichen Entwicklung wie die Emission. Die Emissionen sinken am Ende des Jahrhunderts bei allen Szenarien mehr oder weniger unter die heutigen Werte, und entsprechend liegt auch der atmosphärische Gehalt an Sulfataerosolen niedriger bzw. nur bei dem A2-Szenario etwa gleichauf mit dem gegenwärtigen Gehalt. Die Spanne liegt im Jahre 2100 zwischen 0,16 und 0,48 Tg S (gegenüber 0,47 Tg S 1990). Dazwischen allerdings, so um die Mitte des Jahrhunderts, erreichen die Werte bei einigen Szenarien über 0,6 bis fast 9 Tg S. Interessant ist, dass sich die regionale Verteilung während des 21. Jahrhunderts deutlich ändert. Bei den entwickelten Industrieländern gegen die Modellberechnungen davon aus, dass technologische Maßnahmen zu einer starken Reduzierung der Schwefelemissionen führen werden. Daher verschiebt sich der Schwerpunkt der Aerosolverbreitung von diesen Regionen nach Indien, China und Südostasien, da hier die Kohlenutzung immer noch stark anhält. Einige Szenarien nehmen jedoch auch in diesen Staaten eine zunehmend saubere Energieerzeugung an.