Die Klimaforscherin Dr. Anna Possner

Die Klimaforscherin Dr. Anna Possner ist eine von 13 jungen Wissenschaftlerinnen, die im Rahmen des Programms „Make our planet great again“ aus dem Ausland nach Deutschland berufen wurden. Das Programm beruht auf einer Vereinbarung mit Frankreich, die Forschung zum Klimawandel gemeinsam zu stärken.

Die 31-jährige ist im Dezember von der renommierten Carnegie Institution for Science in Stanford an das Institut für Atmosphäre und Umwelt der Goethe-Universität gekommen. Dank der Förderung von einer Million Euro wird sie in Frankfurt eine eigene Forschergruppe aufbauen.

Das Forschungsgebiet von Anna Possner sind Schichtwolken. Diese erstrecken sich im untersten Kilometer der Atmosphäre über hunderte Kilometer und bedecken allein ein Fünftel der Meeresoberfläche. Weil sie einerseits das Sonnenlicht reflektieren, andererseits aber ähnlich viel Wärme wie ein wolkenloser Himmel abstrahlen, vergleicht sie Anna Possner gern mit riesigen halb-durchlässigen Sonnenschirmen.

Schichtwolken können einen beträchtlichen Einfluss auf die Temperatur auf der Erdoberfläche haben. Am meisten kühlen sie in den Subtropen, Nahe des Äquators, wo die Sonneneinstrahlung am höchsten ist. Im hohen Norden der Arktis wärmen sie jedoch, da hier der Unterschied der Wärmeabstrahlung zwischen Erdboden und Wolkenoberkannte bei geringer Sonneneinstrahlung doch entscheidend ist. Die Wolken liegen quasi wie eine Decke über den dicken Eismassen.

„Hier kann es eventuell zu Klima relevanten Wechselwirkungen kommen zwischen dem abschmelzenden Meereis und den Strahlungseigenschaften der Wolken. Die Wolken könnten das Abschmelzen des Polareises zusätzlich beschleunigen“, erklärt Anna Possner. „Über den freiwerdenden Meeresflächen könnte es dann zu verstärkter Wolkenbildung kommen, welche wiederum die Erwärmung der Arktis verstärken.“

In den mittleren Breiten und der Arktis bestehen Schichtwolken oft aus einer Mischung von Wassertropfen und Eiskristallen. Wobei das Verhältnis von Wasser zu Eis nicht nur relevant ist für die Strahlungseigenschaften, sondern auch für die Organisation der Wolken. Wenn man Wolkendecken über Wasser mit dem Flugzeug überfliegt, sieht man unter bestimmten Bedingungen Zellen in der Wolkendecke, die wie verzogene Bienenwaben aussehen. Jede einzelne Zelle kann bis zu 50 Kilometer groß werden und die gesamte Bienenwabe kann sich über hunderte von Kilometern erstrecken. Die Struktur der Bienenwabe kann ebenfalls entscheidend sein für die Strahlungseigenschaften der gesamten Wolkendecke.

Die Organisation der Wolken in Abhängigkeit von der Wasser-Eis-Zusammensetzung mit hochaufgelösten numerischen Modellen zu reproduzieren ist eine der ersten Aufgaben, die sich Anna Possner gestellt hat. „Am Ende der vier Jahre möchte ich in der Lage sein zu sagen, ob und inwiefern Wolkeneis die Struktur der Wolkenschicht beeinflusst und ob dies relevante Folgen für das Klima mit sich bringt“, sagt die Klimaforscherin. In einem weiteren Schritt will sie auch den Einfluss von Aerosolen berücksichtigen. „Noch können wir nur schwer quantifizieren, wie Schichtwolken auf anthropogene Partikelemissionen reagieren. Basierend auf unserem Prozessverständnis sollten sie optisch dicker werden. Aber zu welchem Grad ist weiterhin eine offene Frage, da hier viele Prozesse einander entgegen wirken.“

Satellitenbild von unterschiedlich organisierten Schichtwolkenfeldern: stratiform und nicht-organisiert (I), geschlossene Zellen (II), offene Zellen (III) und ungeordnet (IV). Bild: NASA MODIS

Anna Possner, geboren 1987 in Rostock, untersuchte bereits in ihrer Doktorarbeit an der ETH Zürich, welchen Einfluss Schiffsabgase auf Wolken haben können. Während ihrer Jahre als Postdoktorandin an der ETH Zürich und der Carnegie Institution for Science in Stanford, dehnte sie ihre Analysen auf Mischphasenwolken aus.

Das deutsch-französische Programm „Make Our Planet Great Again“ wurde nach dem Pariser Klimagipfel vereinbart und soll dazu beitragen, solide Fakten für politische Entscheidungen in den Bereichen „Klimawandel“, „Erd-System-Forschung“ und „Energiewende“ zu schaffen. Von den 13 für Deutschland ausgewählten Wissenschaftlern kommen sieben aus den USA, zwei waren zuletzt in Großbritannien tätig und jeweils einer in der Schweiz, Kanada, Südkorea und Australien. Sie wurden in einem zweistufigen Verfahren aus rund 300 Bewerbungen ausgewählt.

Das Projekt zur Erforschung von Mischphasenwolken wird gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen der Forschungsinitiative „Make our Planet Great Again – German Research Initiative“, die durch den Deutschen Akademischen Austauschdienst (DAAD) umgesetzt wird.