Meteorologie

Pilze als Wolkenkeime

Tiefgekühlte Eispartikel als Tiefdruckboten:Cirrus- oder Federwolken

09. Juni 2009 Cirrus- oder Federwolken gestalten oft bizarre Formen am Himmel, und die an ihnen entstehenden Halos zerlegen das Sonnenlicht in bunte Farbspektren. Sie gelten aber auch als Schlechtwetterboten, denn sie bilden sich meist in großen Höhen vor Tiefdruckfronten und eilen ihnen um Stunden voraus. Über die Entstehung dieser ausschließlich aus tiefgekühlten Eispartikeln bestehenden Wolken gibt es noch viele Rätsel. Eine amerikanische Forschergruppe hat jetzt bei Flügen durch solche Eiswolken, wie sie auch früher schon ausgeführt worden sind, überraschende Erkenntnisse gesammelt. Sie fand vor allem heraus, dass ein Drittel der Sublimationskeime biologischen Ursprungs ist.

Bei den Cirren handelt es sich um die höchsten Wolken in der Troposphäre. Sie bilden sich je nach geographischer Breite in sechs bis fünfzehn Kilometern Höhe. Ihr Aussehen erinnert an feine Schleier oder - wenn von Höhenwinden zerzaust - an weiße, flaumige Vogelfedern. Kondensstreifen von hochfliegenden Düsenflugzeugen fasern oft zu solchen Federwolken aus. Die Wolken entstehen allerdings nur, wenn mehrere Bedingungen erfüllt sind. So darf die Luft nicht wärmer als minus dreißig Grad sein. Außerdem sind als Keime feinste Partikeln, sogenannte Aerosole, notwendig, an denen der Wasserdampf sublimieren kann.

Sublimationskerne aus mineralischem Staub

Die Forscher um Kerri Pratt von der University of California in San Diego haben mehrmals Cirruswolken in acht Kilometern Höhe durchflogen, um insbesondere die Sublimationskeime hoher Wolken zu untersuchen. Dabei haben sie Eiskristalle eingefangen, die dann in den Laborraum des Flugzeugs geleitet wurden. Nach Verdampfen des Eises untersuchten die Forscher die übrig gebliebenen Sublimationskeime mit verschiedenen Spektroskopen.

Wie die Gruppe jetzt in der Onlineausgabe der Zeitschrift "Nature Geosciences" schreibt, bestand etwa die Hälfte aller Sublimationskeime aus mineralischem Staub. Dabei überwogen etwa 340 Nanometer große Partikeln aus silikatischem Lehm. Zur Überraschung der Forscher zeigte sich aber auch, dass knapp ein Drittel der Aerosolteilchen biologischen Ursprungs waren. Dazu gehörten Bakterien, Sporen von Pilzen und feinste Reste pflanzlicher Fasern.

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Staubkörnchen und Eisteilchen

Die Flüge fanden über dem amerikanischen Bundesstaat Wyoming im Lee der Rocky Mountains statt. Aufgrund der Wetterlage vor und während der Messungen war ausgeschlossen, dass die Sublimationskeime aus der näheren Umgebung der Rocky Mountains stammten. Vielmehr waren sie von starken Höhenwinden in den Luftraum über Wyoming getragen worden. Um dem Ursprung der Teilchen auf die Spur zu kommen, simulierten die Forscher den Aerosoltransport mit einem Computermodell und verglichen ihre Simulationen mit den Aufnahmen von Wettersatelliten.

Dabei stellte sich heraus, dass die Keime gut eine Woche vor den Messflügen von einem starken Staubsturm in China bis in die hohe Troposphäre verfrachtet und dann von den vorherrschenden westlichen Höhenwinden quer über den Nordpazifik transportiert worden waren. Sowohl der Lehmstaub als auch die biologischen Aerosole hatten diese interkontinentale Reise hinter sich, bevor sie über Wyoming Federwolken entstehen ließen.

Text: F.A.Z.
Bildmaterial: Simon Eugster

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