Forscher auf der Spur der Wolken

© /Wavebreakmedia/iStockphoto

Wolkenbildung
05/20/2016

Bei der Geburt von Wolken live dabei

Was Pollen, Pilzsporen sowie der Duft von Kuh und Wald mit Regen und Klimawandel zu tun haben.

von Susanne Mauthner-Weber

Die Passion von Armin Hansel sind Wolken. Wie sie entstehen? "Das wissen wir noch immer nicht", sagt der Physiker der Uni Innsbruck. Der Laie stellt sich ja gerne vor, dass es sich bei Wolken um Wasserdampf handle, "der sich zusammenfindet, und wenn genug da ist, bildet sich eine Wolke. So einfach ist das aber nicht. Wasser kann nirgendwo auf der Erde selbstständig kondensieren. Das passiert nur auf Kondensationskeimen." Für uns Laien: Das Wasser braucht etwas, wo es sich dran heften kann, damit sich Wolken bilden. "Doch wie diese Keime entstehen, ist weitgehend unverstanden. 50 Prozent aller Kondensationskeime bestehen aus neu gebildeten Partikeln, die vorher Gase waren." Und genau damit beschäftigt sich das Forschungsprojekt CLOUD (Cosmics Leaving Outdoor Droplets) am CERN (bild unten) in Genf, an dem Hansel beteiligt ist.

Wolkenkammer

In einer eben in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlichten Arbeit präsentieren die Wissenschaftler erste Details. "Einfach gesagt beginnt die Biografie einer Wolke dann, wenn sich in der Atmosphäre Gasmoleküle zu einem Cluster zusammenklumpen", erklärt der Innsbrucker Physiker. Genau das wird in Genf nachgestellt: In einer Wolkenkammer – einem 26-Kubikmeter-Edelstahltank – wird die Atmosphäre simuliert. Verschiedene Stoffe werden eingebracht. "Man beobachtet, was passiert – wir schauen der Natur beim Wolkenbilden zu."

Besonders interessiert die Forscher, um welche Gase es sich handelt. Schwefelsäure spielt eine entscheidende Rolle, so viel weiß man bereits. Daran herrscht in der heutigen Atmosphäre durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe auch kein Mangel. "Vor der industriellen Revolution spielte die Schwefelsäure eine viel kleinere Rolle", sagt Hansel und glaubt, dass er am CERN die prähistorische Wolkenbildung nachstellen und untersuchen kann.

Unglaublich aber wahr, auch der Geruch der Wälder – in Gestalt der sogenannten Monoterpene (ätherische Öle von Pflanzen) – kann zur Wolkenbildung beitragen. Sogar Gase aus der Tierhaltung verdächtigt Hansel, Geburtshelfer von Wolkenkeimen zu sein. Am CERN definiert man gerade Modellregionen und hofft irgendwann auf ein globales Modell. So könne man dem Einfluss von Gasen auf die Wolkenbildung und damit auf das Klima auf die Spur kommen – die größten Unsicherheiten in den heutigen Klimamodellen. "Grundsätzlich kann man sagen: Mehr weiße Wolken bedeuten, dass es kühler wird. Wenn wir Wolken verstehen, verstehen wir auch den kühlenden Einfluss der Aerosole besser."

Dass die Wolkenbildung als klimarelevanter Faktor erkannt ist, zeigt auch, dass derzeit weltweit an diesem Phänomen gearbeitet wird. Pilzsporen, schreiben etwa Forscher in Plos One, dienten vielerorts als hauptsächliche Regenmacher. Daher könne Pilzsterben eine dramatische Kettenreaktion auslösen: Weniger Pilzsporen bedeuteten weniger Wolken, weniger Regen – und weniger Pilze ...

Regenmacher

Die US-Atmosphärenforscherin Allison Steiner wiederum identifizierte Blütenpollen (oben) als Regenmacher und hat ihre Erkenntnisse jüngst im Fachmagazin Geophysical Research Letters veröffentlicht. Eigentlich wären die meisten Pollen zu groß und zu schwer, um als Keim für Wolken zu taugen, glaubten Forscher bisher. Steiner widerspricht.

Im Laborexperiment testete sie Pollen von Eiche, Pecannuss, Birke, Zeder, Kiefer und Ambrosie – die am häufigsten vom Wind verwehten Arten in den USA. Werden sie feucht, brechen sie auseinander – und sind erstklassige Wolkenkeime. "So könnten sie zur Wolkenbildung beitragen, anderswo Regen verursachen – und dort wiederum Bäume gedeihen lassen", sagt Steiner. Der Mairegen der vergangenen Tage könnte also durchaus die Folge von Aprilblüten sein. Und auch das wird ab 2017 in einem Forschungsprojekt über dem tropischen Atlantik erforscht.

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