• vom 14.05.2016, 17:00 Uhr

Forschung


Klimaforschung

Die Verkünder des Wetters




  • Artikel
  • Lesenswert (4)
  • Drucken
  • Leserbrief




Von Andrea Ojdanic

  • Seit eh und je ziehen Wolken die Wissenschafter in ihren Bann. Das CLOUD-Experiment am CERN in Genf gewinnt nun neue Erkenntnisse über das rästelhafte Ereignis der weißen Riesen.

Ein bewölkter Himmel ist schön anzuschauen, aber schwierig zu verstehen. - © Regis Duvignau/Reuters

Ein bewölkter Himmel ist schön anzuschauen, aber schwierig zu verstehen. © Regis Duvignau/Reuters

Die Wolken als Ursprung des Regens, aber auch als sichtbare Verkünder und gestaltende Elemente des Wetters wurden von der Wissenschaft immer mit besonderer Aufmerksamkeit beobachtet. Aber wie entstehen Wolken? Und wie wirken sie sich auf unser Klima aus?

Fragen wie diesen gehen Forscher aus aller Welt im Rahmen des CLOUD-Projekts unter der Leitung von Jasper Kirkby am CERN in Genf auf den Grund. Auch die Forschungsgruppe von Paul Winkler von der Fakultät für Physik der Universität Wien beteiligt sich an dem langfristigen internationalen Projekt, das den Wolkenentstehungsprozess analysiert.


Reif, Dunst, Nebel und andere meteorologische Erscheinungen helfen Wissenschaftern, Naturstimmungen eindringlich zu beschreiben. Die Entstehung und Entwicklung von Wolken lässt sich physikalisch einfach nachvollziehen: Die Sonne erwärmt die Erdoberfläche. Dadurch verdunstet Wasser aus Meeren, Seen, Flüssen sowie Pfützen. Wassermoleküle steigen mit der warmen Luft in den Himmel. Je wärmer die Luft ist, desto mehr Wassermoleküle können nach oben steigen. Auf dem Weg in die Höhen kühlt das Gemisch aus Luft und Wasser ab - der Wasserdampf kondensiert. Winzige Wassertröpfchen entstehen, wenn die Luft mit Wasserdampf gesättigt ist.

Staub, Salz und Ruß
Wolken sind jedoch weitaus mehr als nur Wasserdampf. Damit eine Kondensation stattfinden kann, sind winzige Kondensationskerne - sogenannte Aerosolpartikel - notwendig, an die sich die Wassermoleküle anlagern können. Diese Partikel schweben in der Luft und haben eine Größe von einem bis 1000 Nanometern. Neben natürlichen Aerosolpartikeln - etwa von Winden aufgewirbeltem Wüstenstaub oder Meersalz - gibt es eine Vielzahl von Aerosolen, die durch den Menschen in die Atmosphäre gelangen. Dazu zählt etwa Ruß, der von der Industrie, privaten Haushalten und von Fahrzeugen emittiert wird.

Die Wassermoleküle haften an den Aerosolpartikeln und bilden sogenannte Cluster. Der Durchmesser dieser Cluster bewegt sich typischerweise im Bereich von zwei bis zehn Mikrometern. Diese Umwandlung von Gasen in feste oder flüssige Partikel wird als Nukleation bezeichnet. Dies ist der erste Schritt bei der Entstehung von Wolkentröpfchen.

Wolken spielen eine große Rolle beim Klimawandel, da sie einen starken Einfluss auf die Energiebilanz der Erde haben - Änderungen von nur wenigen Prozent haben bereits eine große Auswirkung auf das Klima. Es ist allerdings schwierig, die Entstehung von Wolken exakt vorherzusagen, da die Berechnung und Voraussage von Vorgängen in der Atmosphäre sehr komplex ist.

Wolken können zwischen dem Erdboden und einer Höhe von etwa vierzehn Kilometern vorkommen. Am häufigsten erscheinen sie in den untersten drei Schichten der Atmosphäre - der Troposphäre, Stratosphäre und Mesosphäre.

Die richtige Deutung von Form, Aussehen und Höhe der Wolken sowie der zeitlichen Änderung dieser Merkmale löst zahlreiche Probleme der Wissenschaft. Dazu zählen etwa Vorhersagen zum lokalen Wetter und der Niederschlagsverteilung auf der Erde sowie Aussagen über die Atmosphärenchemie. Ebenso hat das Zusammenspiel der zahlreichen Faktoren einen Einfluss auf den Strahlungshaushalt der Erde und somit auf die globale Erwärmung.

Dieser Effekt lässt sich besonders im Sommer gut beobachten: Ist der Himmel grau und bedeckt, sind viele Wolken vorhanden, so dass sie den Sonnenstrahlen den Weg versperren. Dadurch sinkt die Globalstrahlung und es wird schnell spürbar kälter. (Der Begriff Globalstrahlung bezeichnet die gesamte auf die Erdoberfläche auftreffende Sonnenstrahlung - sowohl die direkte als auch die an Wolken und Aerosolen gestreute.)

Mehrfachreflexionen
Von der erwärmten Erdoberfläche geht eine gewisse Wärmestrahlung aus, die durch die Wolkendecke zu einem bestimmten Anteil zurück auf den Erdboden reflektiert wird. Daher sind in einer klaren Nacht die Temperaturen niedriger als in einer bedeckten, da die terrestrische Wärme ins Weltall entweicht.

Wie viel Sonnenstrahlung eine Wolkendecke durchdringen und damit die Erdoberfläche erwärmen kann und wie viel von dieser terrestrischen Wärmestrahlung in der Atmosphäre absorbiert und auf die Erde zurückstrahlt, wird durch die Dicke der Wolke bestimmt. Dabei kann es beliebig oft zu komplizierten Mehrfachreflexionen zwischen Wolkenunterseite und Erdboden kommen.

Effekte wie diese lassen sich ebenso in Wüsten beobachten, wo ein bedeckter Himmel selten vorkommt. Die Temperaturunterschiede zwischen Tag und Nacht sind daher deutlich höher, da nachts die Wärme ins Weltall entweichen kann. Dies ist die eigentliche Ursache des Treibhauseffekts, spielt also eine wichtige Rolle in Bezug auf die globale Erwärmung.

Inwiefern Wolken das Klima beeinflussen, steht allerdings nach wie vor nicht fest. Viele Details zur Wolkenbildung sind noch unklar und stellen daher den größten Unsicherheitsfaktor in Klimamodellen dar.

Bereits 1998 versuchten zwei dänische Wissenschafter, Henrik Svensmark und Eigil Friis-Christensen, das Rätsel um den Einfluss der Sonnenaktivität auf die Wolkenbildung und die Erdatmosphäre zu lösen. Nach jahrelanger Vorbereitung wurde 2009 das Klimaexperiment unter dem Namen CLOUD (Cosmics Leaving Outdoor Droplets) am CERN in Genf ins Leben gerufen. Heute sucht ein interdisziplinäres Team von Wissenschaftern aus 17 Instituten in neun Ländern nach Antworten - unter anderem, wie gesagt, auch Aerosolphysiker von der Universität Wien unter der Leitung von Paul Winkler.

weiterlesen auf Seite 2 von 2




Leserkommentare




Mit dem Absenden des Kommentars erkennen Sie unsere Online-Nutzungsbedingungen an.


captcha Absenden

* Pflichtfelder (E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht)


Dokumenten Information
Copyright © Wiener Zeitung Online 2017
Dokument erstellt am 2016-05-13 14:20:08



Beliebte Inhalte

Meistgelesen
  1. Auf den Spuren der Maya
  2. Brummende Routenplaner
  3. Mensch ändert Bären-Evolution
  4. Massereiches Frühchen im All
  5. Danke für die Würmer!
Meistkommentiert
  1. Massereiches Frühchen im All
  2. Wer will denn schon früh sterben?
  3. Fenster mit Aussicht
  4. Gern gelesen und zitiert
  5. Genetik der Ohrläppchen

Werbung





Werbung


Werbung