Kleine Teilchen für große Wolken: Deutsche Chemiker entschlüsseln Rolle der Aerosole für die Wolkenbildung

Wüstenstaub, Salzkörnchen oder Rußpartikel -- so klein diese Teilchen in der Atmosphäre auch sein mögen, bilden sie doch die Keimzellen für lockere Schäfchenwolken oder einen völlig verhangenen Himmel. Deutsche Forscher entdeckten nun, dass vor allem die Größe und nicht die chemische Zusammensetzung dieser so genannten Aerolsole eine Schlüsselrolle bei der Wolkenbildung spielt.

Wolken
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Mainz - Wie sie in der Zeitschrift "Science" berichten, folgen daraus wertvolle Erkenntnisse, um das Ausmaß des Treibhauseffekts abschätzen und damit genauere Klimamodelle entwickeln zu können.

"Wenn die Rolle der Partikel als Kondensationskeime besser verstanden wird, können die Aerolsol-Effekte auf die Wolkenbildung in regionalen und globalen Modellen viel leichter behandelt werden", schreiben Ulrike Dusek und ihre Kollegen vom Max Planck Institut für Chemie in Mainz. Zusammen mit Kollegen von der Mainzer Gutenberg-Universität und vom California Institute of Technology in Pasadena analysierten sie die Aerolsol-Verteilung in der Atmosphäre oberhalb vom Kleinen Feldberg im Taunus. Bei diesem Experiment -- Feldberg Aerosol Characterization Experiment (FACE-2004) -- konnten sowohl die Art der Teilchen als auch ihre Größenverteilung bestimmt werden. Größere Partikel mit Durchmessern um 500 Millionstel Millimeter sind dabei meist natürlichen Ursprungs. Kleine Teilchen wie beispielsweise Rußpartikel rangieren dagegen bei einem Zehntel dieser Größe und sind auf die vom Menschen verursachte Luftverschmutzung zurückzuführen.

Aus dem Vergleich der Aerolsol-Konzentrationen und der beobachteten Wolkenbildung zeigte sich, dass vor allem die Größenverteilung der Teilchen für die Existenz von Kondensationskeimen für Wolken verantwortlich zeichnet. Ist die Atmosphäre mit Wasser übersättigt, lagern sich nach und nach Wassermoleküle an diese Keime an und bilden wolkenbildende Tröpfchen von mehreren Mikrometern Durchmesser. Im Laufe dieser Kondensation steigt auch das Gewicht der Tröpfchen an, die letztendlich als Regen zur Erdoberfläche fallen.

Für regionale und globale Klimamodelle kann dieses Ergebnis große Bedeutung haben. Die Rolle der Aerosole bei der Wolkenbildung ist noch lange nicht komplett verstanden. Und Wolken können durch ihre Abschirmung der Sonnenstrahlung den tatsächlich wirksamen Treibhauseffekt kaschieren. Bisher sprachen die Atmosphärenforscher der chemischen Zusammensetzung der Aerosole die dominante Rolle bei der Wolkenbildung zu. Diese Theorie muss nun womöglich angepasst, wenn nicht sogar verworfen werden.

Für zukünftige Aerolsol-Messungen per Satellit hält das aktuelle Ergebnis auch einen Vorteil bereit. Denn die Größe der Aerolsol-Partikel und deren Konzentration lassen sich deutlich leichter bestimmen als deren chemische Zusammensetzung. Mehrere Messinstrumente -- MODIS, POLDER, CALIPSO oder CLOUDSAT -- umkreisen derzeit die Erde, um die Erdatmosphäre genauer zu analysieren. Diese so gewonnenen Messdaten bilden zusammen mit einem besseren Verständnis der Wolkenbildung die Grundlage für genauere Klimamodelle.