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Schneeflöckchen und Weißröckchen hoch in den Wolken

erstellt von redaktion zuletzt verändert: 23.08.2007 14:39

Wolken, Graupel, Schnee und Hagel - wohl in vieler Hinsicht die unbeliebtesten Wettererscheinungen. Trotzdem sind sie nicht nur wichtig für unser Klima, sondern auch interessant. So interessant, dass die Deutsche Forschungsgemeinschaft jetzt beschlossen hat, innerhalb der nächsten vier Jahre ihre Erforschung mit fünf Milliarden Euro zu fördern. "Die troposphärische Eisphase" lautet der Titel des zum 1. Juli eingerichteten Sonderforschungsbereiches (SFB 1990). In ihm arbeiten insgesamt sieben Institute der Johann Wolfgang Goethe-Universität in Frankfurt am Main, der Johannes Gutenberg-Universität in Mainz und der Technischen Hochschule Darmstadt sowie drei Abteilungen des Max-Planck-Institutes für Chemie in Mainz zusammen.

Troposphärische Eisphase - was ist das?
Als Eisphase bezeichnen Wissenschaftler alle Bestandteile von Wolken oder Niederschlag, die in fester, also Eisform vorliegen. Dazu gehören Hagelkörner, Schneeflocken, Graupel und Eiskristalle. Die Troposphäre ist der unterste Bereich der Atmosphäre, in dem sich das Wetter abspielt. Sie erstreckt sich bis in etwa 8-11 Kilometer Höhe. Der SFB teilt sich in zwei große Teilbereiche: Der erste beschäftigt sich damit, wie Eis in der Atmosphäre entsteht und welche Eigenschaften es hat. Der zweite Teilbereich untersucht, welche Wirkung die Eisphase in der Troposphäre hat. Die Wissenschaftler planen sowohl theoretische Ansätze als auch experimentelle.


(c) C. Neuhaus

Auch Eis keimt
Normalerweise gefriert Wasser bei 0° Celsius. Doch nur, niedrige Temperaturen reichen nicht. Sehr reines Wasser kann bis auf -40°C abkühlen ohne zu gefrieren. Das gleiche gilt für Wassertröpfchen in sehr reiner Luft. Damit Wasser oder Wasserdampf gefrieren, müssen so genannte Eiskeime vorhanden sein. Das sind Aerosolopartikel, die die Kristallisation begünstigen. Doch nicht alle Partikel, die in der Luft herumfliegen, sind als Eiskeim geeignet. Besonders gute Eiskeime sind Staubpartikel organischen Ursprungs: abgestorbene Bakterien, zerriebenes Laub oder Asche. An ihnen gefriert Wasserdampf schon bei Temperaturen von nur etwa -5°. Anorganische Partikel wie Mineralstaub führen erst bei tieferen Temperaturen zu Eisbildung.


(c) NASA

Schneeflöckchen - Weißröckchen
Der SFB will u.a. aufklären, wie sich Eisteilchen in der Atmosphäre bilden und experimentelle Methoden entwickeln, um die Anzahl der tatsächlich vorhandenen Eiskeime zu messen und somit deren weltweite Verteilung zu erforschen. Dies ist wichtig, denn durch menschliche Einflüsse gelangen immer mehr Eiskeime in die Atmosphäre. Sei es durch Wüstenbildung, Waldbrände oder Autoverkehr. Befinden sich mehr Eiskeime in der Luft so vermuten die Forscher, entstehen zwar mehr, aber kleinere Eispartikel. Wolken aus kleinen Eispartikeln haben aber andere Eigenschaften als solche aus größeren. Sie sind heller und reflektieren dadurch mehr Sonnenstrahlung in den Weltraum zurück. Außerdem ist ungewiss, welche Einfluss die Größe der Eispartikel auf die Niederschlagsmenge hat. Überhaupt ist erst extrem wenig über die Rolle von Wolken auf das Klima der Erde bekannt. "Sie stellen das größte Fragezeichen in allen Klimarechnungen dar", sagt Prof. Ulrich Schmidt vom Institut für Meteorologie und Geophysik der Universität Frankfurt und Sprecher des SFB. "Nicht nur für die Klimaforschung werden diese Ergebnisse interessant sein, auch der tägliche Wetterbericht könnte von unserer Arbeit enorm profitieren." Somit könnte der SFB dazu beitragen, die alte Frage zu beantworten, wann Schneeflöckchen wirklich geschneit kommt.

Kirsten Achenbach / Forschungszentrum Ozeanränder