Wolken verändern die Zusammensetzung von Aerosolpartikeln

Leipzig – An Aerosolpartikeln, kleinen Staub- oder Rußpartikeln in der Luft, können Wassertröpfchen kondensieren, aus denen schließlich Wolken entstehen. Doch Wolken können die Aerosole auch chemisch verändern oder sogar neue Moleküle bilden. Das zeigte nun ein internatonales Forscherteam, indem es die Veränderung der Partikel mit mehreren Messungen verfolgte. Ihre Ergebnisse präsentierten die Wissenschaftler auf der Internationalen Konferenz zu Wolken und Niederschlag (ICCP) in Leipzig.

Zu sehen ist ein Teil der Messapparatur, im Hintergrund schiebt sich eine tiefhängende, graue Wolkendecke über einen Bergkamm.
Messstation für Wolken

Bei Wolken ist die Untersuchung vor Ort ein großes Problem, weil es schwierig ist, komplexe Messsyteme direkt in die Wolke zu transportieren. Selbst dann sind solche Messungen meist nur eine Momentaufnahme. Bei ihrer neuen Studie gingen die Wissenschaftler daher umgekehrt vor: Sie transportierten die Messtechnik nicht zu den Wolken, sondern bauten sie an drei unterschiedlichen Stellen auf – vor, auf und hinter einem Gebirgskamm. Während der sechswöchigen Kampagne im Herbst 2010 im Thüringer Wald registrierten sie insgesamt 370 Stunden lang vorbeiziehende Wolken.

Anschließend wertete das Team nur jene Wolken aus, bei denen die Luft die drei Stationen passiert hatte. So war es möglich, die enthaltenen Aerosolpartikel vor, während und nach der Wolkenbildung intensiv zu untersuchen. „Mithilfe von massenspektrometrischen Messverfahren zur Partikelcharakterisierung konnte im Feld beobachtet werden, dass Aerosolpartikel nach einem Wolkendurchgang eine etwas veränderte chemische Zusammensetzung besitzen“, sagt Dominik van Pinxteren vom Leibniz-Institut für Troposphärenforschung in Leipzig. Zum Beispiel wiesen die Forscher in einigen Fällen nach, dass in den Wolken Sulfat aus Schwefeldioxid gebildet wurde. Auch andere organische Moleküle entstanden aus ihren Vorläuferverbindungen. „Die genauen Bedingungen, unter denen diese Prozesse stattfinden, werden momentan noch untersucht“, berichtet van Pinxteren.

Außerdem beobachteten die Wissenschaftler einen weiteren Effekt: An Partikeln, an denen bereits ein Wolkentropfen kondensiert war, haftet später – nachdem eine Wolke zum Beispiel abgeregnet – schneller wieder ein Tropfen an. Denn nach einem Wolkendurchgang sind Partikel hygroskoper, das heißt, sie nehmen leichter Wasser auf als vorher. Dies hängt wahrscheinlich ebenfalls von der veränderten chemischen Zusammensetzung der Partikel ab, vermuten die Forscher.