Prof. Dr. Meinrat O. Andreae
Max-Planck-Institut für Chemie, MainzTelefon: +49 6131 305-6000
E-Mail: biogeo@mpic.de
Prof. Dr. Stephan Borrmann
Direktor Abteilung Partikelchemie
Max-Planck-Institut für Chemie, MainzTelefon: +49 6131 305-5000
Fax: +49 6131 371-5002
E-Mail: stephan.borrmann@mpic.de
Telefon Universität Mainz: +49 6131 3923396 Fax: +49 6131 3923532
Chemie . Geoforschung . Klimaforschung
Staub, an dem Wolken wachsen
22. Februar 2010
Aerosole bilden die Würze in der Wetterküche. Allmählich verstehen Klimaforscher besser, auf welch vielfältige Weise die Schwebteilchen die Bildung von Wolken und Niederschlag beeinflussen.
Text: Roland Wengenmayr
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Etwas fehlt bei der Anreise zum Max-Planck-Institut für Chemie: Über dem Mainzer Campus zeigt sich keine Wolke am blauen Frühlingshimmel. Das Naturphänomen, dem die Klimaforscher Meinrat Andreae und Stephan Borrmann ihre wissenschaftliche Aufmerksamkeit widmen, macht sich rar. Andreae ist Geschäftsführender Direktor am Institut und leitet die Abteilung Biogeochemie.
Der Chemiker reist mit seinem Forschungsteam rund um den Globus auf der Suche nach den letzten Regionen mit ursprünglicher, von Menschen möglichst unbelasteter Reinluftatmosphäre. Dort untersucht er, wie feine natürliche Schwebeteilchen, sogenannte Aerosole, in der Luft Wolken und Niederschlag – also Regen, Graupel, Hagel und Schnee – beeinflussen. Es geht um Grundlagenforschung, doch ein genaues Wissen über das naturbelassene Klima hilft auch bei der Beantwortung der Frage, ob und wie der Mensch es verändert.
Mit am Tisch sitzt Stephan Borrmann, ebenfalls Direktor am Mainzer Max-Planck-Institut. Der Leiter der Abteilung Partikelchemie untersucht wie Andreae die Rolle von Aerosolen im Klimageschehen. Borrmanns Forschungsbereich ist zugleich eine Einrichtung der Universität Mainz, wo er eine Professur am Institut für Physik der Atmosphäre innehat. Seine Gruppe verfügt über den weltweit einzigen Windkanal, in dem Forscher das Verhalten einzelner Tröpfchen und Eisteilchen unter Bedingungen studieren können, wie sie in Wolken herrschen. Borrmann geht wie Andreae auch mit Mitarbeitern und Equipment auf Weltreisen. Beide Teams setzen dabei Forschungsflugzeuge ein – gewissermaßen als fliegendes Klassenzimmer für Klimaforscher. Beide kooperieren zudem mit den Kollegen vom Max-Planck-Institut für Meteorologie in Hamburg.
Andreaes Gruppe interessiert sich besonders für die Wolkenbildung in sauberer Luft, etwa über dem Amazonas-Regenwald. Borrmanns Team hat es dagegen auf gigantische Wolken abgesehen, wie sie in Äquatornähe brodeln, und reist daher bevorzugt in Afrikas und Australiens tropische Zonen. Dort steigen die Türme der Cumuluswolken bis in 18 Kilometer Höhe auf, in unseren Breitengraden sind es höchstens zwölf Kilometer. Im breiten Gürtel um den äquatorialen Bauch der Erde entstehen riesige Wettersysteme mit Passatwinden und Monsunregen. „Dort schlägt sozusagen die Sonnenenergie ein“, erklärt Borrmann, „und ein Teil davon wird dann in unserer Atmosphäre verteilt.“
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Wolken bilden noch große weiße Flecken auf der Landkarte der Meteorologie und der Klimaforschung. Die Wissenschaftler verstehen zwar in Grundzügen, wie sie entstehen und wie sie Niederschlag erzeugen. Doch die genauen, enorm komplexen Abläufe in ihrem Inneren, die das Wetter und langfristig das Klima dominieren, entziehen sich bislang einer genauen Beobachtung. Das Problem: In viele besonders interessante Wolken können die Forscher nicht mit Instrumenten eindringen – vor allem nicht in Flugzeugen. Heftige Turbulenzen mit Windgeschwindigkeiten von weit über 200 Stundenkilometern und hühnereigroße Hagelkörner würden das zu einem Himmelfahrtskommando machen. Selbst der Einsatz von unbemannten Drohnen oder Wetterballonen ist wegen des hohen Verlustrisikos zu teuer. Und indirekte Fernerkundungsmethoden, vor allem mit Radarstrahlen, liefern – noch – kein sehr präzises Bild über die wirbelnden Tropfen und Eispartikel im Inneren der Wolken.
