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Wolken-Wissenschaft Im Trüben forschen

Langsam beginnt der Winter zu nerven. Wegen der Wolken. Doch die sind so interessant, dass Forscher sich selbst welche machen. Ein Laborbesuch.

© dapd Vergrößern

Wer dieser Tage in Deutschland zum Himmel blickt, hat meist nicht den Eindruck, dabei etwas besonders Interessantes zu sehen: alles grau. Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) finden eine solche Suppe aber so spannend, dass sie absichtlich schlechtes Wetter produzieren. Uns mögen Wolken banal und alltäglich vorkommen, für die Wissenschaft ist dieses Atmosphärenphänomen nach wie vor ein großes Rätsel - und zwar eines, dessen Lösung besonders wichtig wäre. Wolken sind der größte Unsicherheitsfaktor bei den Prognosen über die globale Erderwärmung. Ihre Rolle im Klimageschehen ist immens. Allerdings ist noch unklar, ob in einer wärmeren Welt künftig mehr Wolken entstehen und ob sie dann den Klimawandel bremsen oder zusätzlich beschleunigen.

Atmosphärenphysiker des KIT haben sich daher eine spezielle Kammer gebaut, um die bislang undurchsichtigen Vorgänge in Wolken aufzuklären und die nicht zu kontrollierenden Abläufe in der freien Atmosphäre zu simulieren. Aida (für „Aerosol Interaction and Dynamics in the Atmosphere“) heißt der ganze Stolz der Wolkenmacher: Ein sieben Meter hohes Laboratorium, in dem die Forscher sich gerade etwas ähnlich Trübgraues wie den Stratus nebulosus zusammenbrauen, der an diesem Wintertag über Karlsruhe liegt.

Klitzekleine Schwebeteilchen bilden den Wolkenkeim

Was Thomas Leisner, den Leiter der Abteilung Atmosphärische Aerosolforschung am KIT, daran interessiert, ist weniger die Farbe, sondern die Armada klitzekleiner Schwebeteilchen, die in der Atmosphäre herumjagen. Ohne diese sogenannten Aerosolpartikel könnte eine Wolke meist gar nicht entstehen. Sie dienen als Kondensationskeime, an denen der unsichtbare Wasserdampf in der Luft kondensiert und die typischen weißen Schwaden somit in den Himmel wachsen können. Aerosolpartikel gelten deshalb als ein wichtiger Klimafaktor und sind womöglich der Schlüssel, um das Geheimnis der Wolken zu lüften.

Wie wirksam die mikroskopisch kleinen Teilchen sind, demonstriert Leisners Mitarbeiterin Corinna Hoose in einem Modell, mit dem sich die Experimente der großen Kammer veranschaulichen lassen. Aus einem Plexiglasbehälter pumpt sie zunächst saubere Raumluft, wodurch der Luftdruck sinkt und die relative Luftfeuchtigkeit steigt. Nach kurzer Zeit ist die Luft mit Wasser gesättigt und in der Mini-Aida bilden sich feine Wassertröpfchen. Eine zarte Wolke entsteht. Das Gleiche passiert in der Erdatmosphäre, wenn Luft aufsteigt, weil sie zum Beispiel über ein Gebirge strömt. Mit der Höhe wird die Luft dünner und kälter; sie kann nun weniger Wasser aufnehmen. Ist das Maximum erreicht, bilden sich Wolken. Dann wiederholt Hoose den Versuch. Dieses Mal zündet sie jedoch ein Streichholz an, löscht es und hält das qualmende Hölzchen in den Behälter. Als sie die verrauchte Luft schließlich abpumpt, breitet sich sofort dichter Nebel aus, weiße Schwaden steigen empor. „Wie man sieht, regt Rauch die Wolkenbildung an“, sagt sie. Es heften sich sichtbar mehr Wasserteilchen an die Ruß- und Aschepartikel, die Wolke wird kompakter. Dieser Effekt lässt bei den sogenannten Shiptracks beobachten. Fährt ein Schiff mit rauchendem Schlot unter einer tief hängenden Wolke hindurch, erscheint am Himmel ein deutlicher Wolkenstreif.

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