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News: Wolken im Labor

Cirrus heißen die feinen, federförmigen Wolken aus Eiskristallen. Für Klimaforscher sind diese hoch liegenden Wolken äußerst interessant, beeinflussen sie doch den Wärmehaushalt der Erde. Über ihre Entstehung gibt es lediglich theoretische Modelle - bis jetzt.
Cirruswolken
Sie gelten als Schlechtwetterboten – jene zarten, faserigen Federwolken, die der Meteorologe Cirrus nennt. Mit einer durchschnittlichen Höhe von 7 bis 13 Kilometern liegen sie im oberen Bereich der Troposphäre, der Wetterschicht der Atmosphäre. Sie bestehen aus Eiskristallen, die sich bei den hier herrschenden Temperaturen zwischen minus 30 und minus 80 Grad Celsius bilden.

Zwar gefriert reines Wasser bei dem niedrigen Luftdruck der oberen Troposphäre bereits bei minus 36 Grad Celsius, damit Eiskristalle jedoch erst entstehen können, benötigen sie in der Luft schwebende Partikel als Kristallisationskeime. Und je mehr dieser Aerosole vorhanden sind, desto eher bilden sich erste Eiskristalle, die dann die weitere Wolkenbildung forcieren.

Die Entstehung der Cirruswolken hängt also von unterschiedlichen Faktoren ab – wie Temperatur, Luftdruck, Luftfeuchtigkeit und Aerosolkonzentration –, und auch Salze, die in der Feuchtigkeit der Atmosphäre gelöst sind, beeinflussen den Gefrierpunkt und damit die Wolkenbildung. Klimaforscher möchten es jedoch ganz genau wissen, denn die hoch liegenden Zirren lassen zwar das kurzwellige Sonnenlicht hindurch, reflektieren jedoch die langwellige Wärmestrahlung der Erdoberfläche und beeinflussen damit wesentlich den Wärmehaushalt der Erde.

Theoretische Modelle zur Cirrusbildung haben die Meteorologen bereits zur Genüge entwickelt, es mangelte jedoch an der praktischen Überprüfung der Theorie. Und genau das versuchte jetzt Paul DeMott nachzuholen.

Zusammen mit seinen Kollegen begab sich der Atmosphärenforscher der Colorado State University auf den Gipfel des Mount Werner in den Rocky Mountains. Hier, in der auf 3200 Metern Höhe liegenden Forschungsstation mit dem vielsagenden Namen Storm Peak Laboratory, betätigten sich die Wissenschaftler zunächst als Aerosolfänger. Über einen Massenspektrometer bestimmten sie den Partikelgehalt der Luft und leiteten dann die Aerosole in eine Durchflusskammer. Damit konnten die Forscher schließlich, bei genau vorgegebenen Bedingungen wie Temperatur und Luftfeuchtigkeit, die Eiskristallisation – also die Wolkenbildung – direkt beobachten.

Diese Beobachtungen bestätigten im Wesentlichen die theoretischen Modelle der Meteorologen. Es zeigte sich, dass Cirruswolken über einen großen Temperaturbereich entstehen können. So fördern einerseits hohe Sulfatkonzentrationen, andererseits organische und metallische Staubpartikel die Wolkenbildung. Beides gelangt vor allem durch industrielle Abgase in die Atmosphäre, die damit nicht nur unsere Luft zum Atmen belasten, sondern auch indirekt die Atmosphäre der Erde aufheizen.

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