Robert Klatt
Die Tropopause, die kälteste Schicht der Erdatmosphäre, hat sich durch den anthropogenen Klimawandel stark ausgedehnt. Die Stratosphäre, die die schützende Ozonschicht enthält, ist dadurch dünner geworden. Die Veränderungen der Atmosphärenschichten könnten große Effekte haben und dazu führen, dass sich ganze Klimazonen verschieben.
Graz (Österreich). Die Atmosphäre der Erde reicht bis in etwa 100 Kilometer Höhe, wo sich die Kármán-Linie befindet, die von der Fédération Aéronautique Internationale (FAI) offiziell als Grenze zwischen dem Luft- und Weltraum definiert wurde. Innerhalb dieser 100 Kilometer lässt sich die Erdatmosphäre in mehrere Schichten unterteilen, die sich vor allem durch ihre Temperatur, Dichte und Zusammensetzung unterscheiden.
In der Troposphäre, die in eine Höhe von bis zu 15 Kilometern reicht und mit zunehmender Höhe kühler wird, spielt sich nahezu das gesamte Wetter ab. Anschließend folgt die nur ein bis zwei Kilometer dicke Tropopause, die kälteste Schicht der Erdatmosphäre. Die Temperatur in der Tropopause, die die Troposphäre von der Stratosphäre trennt, liegt bei minus 40 bis minus 80 Grad Celsius. Danach folgt in einer Höhe von bis zu 50 Kilometern die Stratosphäre, die die Ozonschicht enthält, die ein Großteil der UV-Strahlung absorbiert. In der Stratosphäre nimmt die Temperatur mit der Höhe zu, weil das Ozon die Wärme der Sonnenenergie aufnimmt.
In der Wissenschaft gilt die Tropopause, deren Höhe über den Polen am geringsten und über dem Äquator am höchsten ist und die eine Höhe von acht bis 17 Kilometern über der Erdoberfläche erreicht, als Indikator für Veränderungen in der Erdatmosphäre. Forscher der Universität Graz haben deshalb Satellitendaten aus den Jahren 2002 bis 2024 analysiert, um zu überprüfen, ob sich die Temperatur und Höhe der Tropopause in diesem Zeitraum verändert hat.
„Die Tropopause ist ein empfindlicher Indikator für Veränderungen im atmosphärischen Klimasystem.“
Wie die Klimaforscher erklären, beeinflusst der Mensch die Atmosphäre nicht nur durch seine Emissionen, die in der Troposphäre die Reflexion des Sonnenlichts reduzieren, sondern die durch den anthropogenen Klimawandel steigenden Temperaturen sorgen auch dafür, dass sich die Troposphäre ausdehnt. Dieser Prozess sorgt dafür, dass die Grenze zur Stratosphäre sich nach oben verschiebt und die Stratosphäre sich zusammenzieht.
Die Analyse der Satellitenaufnahmen zeigt, dass sich die Troposphäre in den letzten 20 Jahren um bis zu 500 Meter ausgedehnt hat.
„In den letzten 23 Jahren ist die Tropopause – je nach Region – um 100 bis fast 500 Meter gestiegen. Am särksten war die Verschiebung in tden mittleren Breiten der nördlichen Hemisphäre, und hier vor allem über Asien im Herbst und Winter.“
Laut den Daten gibt es deutliche regionale und saisonale Trends. Am stärksten waren die Veränderungen in den letzten Jahren in der Troposphäre über den Tropen.
„Unsere Studie liefert erstmals ein zuverlässiges, saisonal und räumlich hochaufgelöstes Bild, das sowohl regionale Details als auch Unterschiede im Jahresverlauf erkennen lässt.“
Die Wissenschaftler halten es aufgrund der großen Veränderungen in den mittleren Breiten der Nordhalbkugel für wahrscheinlich, dass die Starkwindbänder (Jetstreams), die einen großen Einfluss auf das Wetter haben, sich verschoben haben. Wenn der atlantisch-europäische Jetstream sich stark verändert, kann es in manchen Regionen zu Dürren und in anderen Regionen zu Überschwemmungen kommen, weil dieser viel Feuchtigkeit enthält und den Wasserkreislauf stark beeinflusst.
Welche konkreten Effekte die Verschiebungen der Atmosphärenschichten haben, ist laut den Studienautoren bisher kaum zu prognostizieren. Weil die Atmosphäre die Luft- und Wasserzirkulation steuert, können Veränderungen große Auswirkungen haben und ganze Klimazonen verschieben. Die Forscher sprechen sich deshalb dafür aus, die Tropopause stärker mit Satelliten zu beobachten. Die dabei gewonnenen Daten sollen dabei helfen, die Effekte des Klimawandels besser zu verstehen.
Quellen:
Pressemitteilung der Universität Graz
Studie im Fachmagazin Atmospheric Chemistry and Physics, doi: 10.5194/acp-25-16053-2025
