Reflektierende Aerosole
Eine Idee ist, in den oberen Schichten der Atmosphäre, der Stratosphäre (15 bis 50 Kilometer Höhe), reflektierende Partikel (Aerosole) auszubringen, die die kurzwellige Sonnenstrahlung direkt ins All zurückwerfen. Damit gelangt insgesamt weniger Sonnenstrahlung zum Erdboden, sodass die Erwärmung reduziert wird.
Sulfat-Aerosole
Als reflektierende Aerosole werden vor allem Sulfat-Aerosole diskutiert: Bei Vulkanausbrüchen werden auf natürliche Weise große Mengen der Schwefelverbindung Sulfat bis in die Stratosphäre geschleudert. Seit Langem ist bekannt, dass diese Ascheteilchen das kurzwellige Sonnenlicht reflektieren. Bei großen Vulkanausbrüchen kann es dadurch zu einer globalen Abkühlung kommen. Bereits in den 1970er-Jahren gab es erste Vorschläge, die Erderwärmung durch das Ausbringen von Sulfat-Aerosolen in die Stratosphäre zu verlangsamen. Da sich in der Stratosphäre kein Niederschlag bildet, der das Sulfat auswaschen könnte, verbleiben die Partikel relativ lange in der Höhe. Schätzungen gehen von ein bis zwei Jahren aus.
Potenzial
Wie die großen Vulkanausbrüche zeigen, könnte die Verteilung von Sulfat-Aerosolen in einer solchen Größenordnung in der Stratosphäre eine abkühlende Wirkung von einigen Zehntel Grad Celsius haben. Neuere Studien heben aber hervor, dass die für eine stärkere Abkühlung benötigten Sulfatmengen größer sind als bisher angenommen. Zugleich würden sich bei zu hohen Partikelkonzentrationen Klumpen bilden, die schneller absinken. Grundsätzlich stellt sich zudem die Frage, wie die Verteilung der erforderlichen Mengen an Sulfat technisch umgesetzt werden könnte. Seit einigen Jahren gibt es ein Patent, nach dem Sulfat durch Treibstoffzusätze in Flugbenzin von Verkehrsflugzeugen verteilt werden könnte. US-Forscher verfolgen die Idee, Aerosole über einen Schlauch zu versprühen, der mit einem Ballon bis in die Stratosphäre gezogen wird.
Maßstab
Beim Ausbruch des philippinischen Vulkans Pinatubo im Jahr 1992 wurden schätzungsweise 15 bis 20 Millionen Tonnen Schwefeldioxid in die Stratosphäre getragen. Diese Menge führte in den folgenden Monaten zu einer weltweiten Abkühlung um durchschnittlich rund ein halbes Grad Celsius. Zwar ist ein Vulkanausbruch ein singuläres Ereignis, das anders als gezieltes Strahlungsmanagement mit einem Schlag viel Material in die Stratosphäre trägt, dennoch macht dieses Beispiel deutlich, in welcher Größenordnung Sulfat-Aerosole in der Stratosphäre verteilt werden müssten, um einen klimarelevanten Effekt zu erzielen.
Anwendungsreife und Forschungsbedarf
Da es bislang keine ausgereiften und wirtschaftlichen Technologien gibt, mit denen man die erforderlichen Sulfatmengen in eine Höhe von 20 bis 25 Kilometern transportieren kann, ist diese RM-Maßnahme bis auf weiteres hypothetisch. Zudem sind die Risiken dieser globalen Maßnahme trotz einiger Studien dazu noch unklar. So ist weitgehend unbekannt, inwieweit sich durch die Abschattung in großer Höhe die Verdunstung von Wasser an der Erdoberfläche und damit der globale Wasserkreislauf ändern könnten. Unklar ist bislang auch, ob das Sulfat den stratosphärischen Ozonabbau verstärken könnte. Zudem würden die Sulfatpartikel den Einfall von Sonnenstrahlung auf die Erde allgemein reduzieren und damit den Himmel zu einem gewissen Grad verdunkeln. Welche Auswirkungen das in der Summe zum Beispiel auf Pflanzenwachstum oder solare Energieerzeugung hätte, ist weitgehend ungeklärt.