Saubere Atmosphäre für mehr Getreide und Solarstrom

Zürich (Schweiz) - Ohne Sonnenlicht gäbe es kein Leben auf der Erde. Auf jeden Quadratmeter bringt es die einfallende Sonnenstrahlung im Durchschnitt auf 1361 Watt. Doch je nach Lage, Wetter und Luftverschmutzung schwankt dieser Wert der so genannten Solarkonstante. Wie stark sich eine mal mehr, mal weniger saubere Atmosphäre auf die Sonneneinstrahlung auswirkt, hat nun eine chinesisch-schweizerische Forschungsgruppe genauer untersucht. Auf der Grundlage von zahlreichen Messdaten aus dutzenden Veröffentlichungen – gewonnen mit Satelliten und Lichtsensoren auf der Erde – erkannten sie klare Trends für nahezu alle Weltregionen. Ihre Überblicksstudie veröffentlichten sie nun in der Fachzeitschrift „Advances in Atmospheric Sciences“.

„Die Menge an Sonnenlicht auf der Erdoberfläche ist nicht stabil über viele Jahre und kann substanziell über Jahrzehnte schwanken“, sagt Martin Wild von der Eidgenössischen Technischen Hochschule in Zürich. Gemeinsam mit seinen Kolleginnen und Kollegen von mehrenen chinesischen Instituten fokussierte er sich auf den Einfluss der Luftverschmutzung auf die Sonneneinstrahlung. Dabei betrachteten sie sowohl natürliche Ursachen wie Vulkanausbrüche als auch die immense Nutzung fossiler Brennstoffe durch den Menschen.

Beide Quellen bringen mehr Schmutzpartikel in die Atmosphäre, Aerosole genannt. Zum einen reflektieren sie einfallendes Sonnenlicht und verringern so die auf der Erdoberfläche gestrahle Energie. Zum anderen wirken Aerosole auch als Kondensationskeime für Wassertröpfchen und fördern so die Bildung von Wolken, die ebenfalls Sonnenlicht abschirmen. Vor allem die Nutzung fossiler Brennstoffe dimmte zwischen den 1950er und 1980er Jahren die Sonneneinstrahlung weltweit. Dadurch sank die Strahlungsleistung auf der Erdoberfläche pro Quadratmeter um gut 20 Watt.

Viele Maßnahmen gegen die Luftverschmutzung sorgten dafür, dass sich in den USA, Europa und Japan die Atmosphäre zumehmend aufklarte und die Sonneneinstrahlungab den 1980er Jahren wieder zunahm. In China setzte dieser Trend zeitlich versetzt ein und erst nach der Jahrtausendwende stieg die Strahlungsleistung auf der Erdoberfläche wieder an. Doch in Indien ist dieser Wandel bisher noch nicht zu beobachten. Dort nimmt derzeit die Strahlungsleistung durch eine große Luftverschmutzung noch weiter ab.

Auch wenn die Zahlen von 10 bis 30 Watt im Vergleich zur Solarkonstante von 1361 Watt pro Quadratmeter klein erscheinen, wirkt sich der Effekt deutlich auf das Pflanzenwachstum und die Ausbeute von Solarkraftwerken aus. In China bespielsweise ließ sich das Schrumpfen der Reisernte von je nach Region drei bis 30 Prozent in den 1960er bis 1990er Jahren auf die verringerte Strahlungsleistung zurückführen. Umgekehrt könnte die seitdem immer sauberere Luft zu einem Anstieg der Stromausbeute von chinesischen Solarkraftwerken um bis zu 16 Prozent führen. Diese Zahlen belegen, dass ein besseres Wissen über die Entwicklung der Leistung der Sonneneinstrahlung wichtige Informationen über die Versorgung mit Energie und Nahrungsmitteln liefern können.