Wer das Klima verstehen will, muss die Wolken verstehen. Doch noch immer sind die flüchtigen Gebilde der Wissenschaft ein Rätsel. Jetzt versuchen Forscher im Labor, das Geheimnis zu lüften.
Wenn Frank Stratmann fliegt, fragt er immer nach einem Fensterplatz. Denn nirgendwo ist er seinen Forschungsobjekten näher: dem zarten, seidigen Cirrus, dem faserigen Cirrostratus – und dem gewaltig getürmten Cumulonimbus. „Am tollsten war ein Flug über den USA zwischen Gewitterwolken hindurch, der Pilot ist richtig herumgekurvt. Wir waren auf Augenhöhe mit den Wolken“, schwärmt der Wissenschaftler. Statt mit einem flauen Gefühl im Magen zur Spucktüte zu greifen, beobachtete er diese geheimnisvollen Wesen aus Eis, Wasser und Staub vor dem Flugzeugfenster.
Wolken, ein rätselhaftes Phänomen
„Keine Wolke ist wie die andere“, sagt der Leiter der Forschungsgruppe Wolken am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung in Leipzig. Und genau das ist das Problem. Die Wissenschaft weiß nämlich immer noch ziemlich wenig über das Alltagsphänomen Wolke. Zugleich sind die wässerigen Gebilde die wichtigsten Mitspieler im Klimasystem. Wenn die Klimaforscher immer noch diskutieren, wie hoch Temperaturen und Meeresspiegel steigen, ob mehr Regen fallen wird oder weniger, dann liegt das vor allem daran, dass sie die Wolken noch nicht durchschaut haben. Der dänische Physiker Henrik Svensmark meint gar, der Klimawandel lasse sich größtenteils auf eine Veränderung der Wolkenbedeckung zurückführen; der Anstieg der CO2-Konzentration sei nebensächlich.
Flugzeugfenster.
Dass die Wissenschaft sich so schwertut mit den luftigen Gespinsten, liegt an zwei Dingen, sagt Frank Stratmann: „Wolken befinden sich an Stellen, wo wir schlecht hinkommen. Und das System ist verflixt komplex.“ Wolken sind nämlich viel mehr als feuchte Luft. Damit sich überhaupt Wassertropfen und weiter oben Eiskristalle bilden können, braucht es winzig kleine Teilchen, an denen sie kondensieren können, die Aerosole: Sand kann das sein, Salzkristalle, Pollen, Pilzsporen, Ruß oder Staub. Je nachdem wie viele Partikel welcher Sorte in der Luft liegen, bilden sich mehr Wolken oder weniger, kleine oder große, dünne oder dicke. Und nicht immer ist die Reaktion gleich: „Eigentlich sind Rußpartikel eher schlechte Kondensationskeime“, erklärt Stratmann. „Aber als wir vor kurzer Zeit in China geforscht haben, wo die Luft viel Ruß enthält, waren die Partikel trotzdem sehr wachstumsfreudig.“ Besonders kompliziert seien die Mischphasenwolken aus Wasser und Eis, erzählt Stratmann. Nur eines von 10.000 Aerosolen wird zu einem Eisteilchen. „Warum gefriert das eine und das andere nicht?“
Wolkenforschung im Labor
Mit Flugzeugen und Satelliten sowie Methoden zur Fernmessung atmosphärischer Parameter wie Radar und Lidar, versuchen die Forscher, den Wolken näher zu kommen. Und mit dem Computer simulieren sie Werden und Vergehen der wattigen Gebilde. Doch oft passen Realität und Modell nicht zusammen. Deshalb haben sich Stratmann und seine Kollegen vor vier Jahren die Wolken ins Labor geholt, um sie genauer zu betrachten. Der Leipziger Wolkensimulator, ein 16 Meter hoher Turm, ist weltweit einzigartig. Die eigentliche Experimentierkammer ist ein sieben Meter langes, feines Röhrchen von gerade einmal 15 Millimetern Durchmesser. Rundherum sind allerhand Gerätschaften aufgebaut, um drinnen ein Wölkchen zu brauen und zu studieren. Dazu wird das senkrecht stehende Wolkenrohr gut gekühlt und mit feuchter Luft gefüllt, die eine genau abgezählte Menge von Partikeln enthält. Dann beobachten die Forscher, ob die Feuchtigkeit kondensiert, wie groß die Tropfen werden, ob sie gefrieren.
Wolken und Klima
Die Mischung aus komplizierter Physik und Ästhetik fasziniert den gelernten Ingenieur Stratmann – und die Bedeutung seines Forschungsobjekts für das Klima. Da wird es noch komplizierter. Denn je nachdem, in welcher Höhe die Wolken sich befinden, wie groß sie sind, wie viele Wassertropfen sie enthalten, wie groß die wiederum sind und welche Aerosole in ihnen stecken, können die wässrigen Gebilde kühlen oder wärmen. Bei Eiswolken hängt der Effekt außerdem von der Form der Kristalle ab. Wenn die Wolken unter dem Strich mehr Sonnenenergie in den Weltraum reflektieren, als sie in der Erdatmosphäre festhalten, wirken sie kühlend. Das alles zu einer Weltwolkenformel zusammenzufassen, ist den Forschern noch nicht gelungen, sagt Stratmann.
Strahlen aus dem All.
Der Däne Henrik Svensmark meint, die globale Erwärmung sei vor allem darauf zurückzuführen, dass weniger Wolken die Erde bedecken. Und das liege letztlich an der Aktivität der Sonne. Seine Hypothese: Die Sonnenstrahlung hat in den vergangenen Jahrzehnten zugenommen, sie schirmt die Erde von der energiereichen Strahlung aus dem Weltraum ab, deshalb bilden sich weniger Wolken und das Klima wird wärmer. Die kosmische Strahlung nämlich sei ein wichtiger Faktor für die Wolkenbildung, da sie die Atome in der Luft elektrisch auflade, so dass leichter Kondensationskerne entstehen. Weniger kosmische Strahlung bedeutet weniger Wolken und daher ein wärmeres Klima. Der Anstieg der CO2-Konzentration sei deshalb nicht die Hauptursache für den Klimawandel, meint Svensmark. „Das ist höchst umstritten“, sagt Stephan Borrmann vom Institut für Physik der Atmosphäre an der Universität Mainz. Unklar ist schon, ob die Korrelation zwischen kosmischer Strahlung und Wolkenbedeckung, die Svensmark festgestellt haben will, tatsächlich so existiert. Der Weltklimarat IPCC hält den Zusammenhang bisher nicht für bewiesen. Und selbst wenn es einen gäbe, wäre damit das Kohlendioxid nicht aus dem Spiel. Den von Svensmark postulierten Mechanismus an sich halten viele Wissenschaftler aber für plausibel. Seit vergangenem Herbst erforscht deshalb eine Gruppe am europäischen Kernforschungszentrum CERN diesen Zusammenhang. Auch die Wolkenforscher aus Leipzig sind dabei, deshalb fliegt Frank Stratmann jetzt häufiger nach Genf. Dann kann er wieder aus dem Fenster gucken.
STEFANIE SCHRAMM FÜR DAS ARTE MAGAZIN
ARTE PLUS
WOLKENTYPEN
CIRRUS – Federwolke: zarte ausgefranste Bänder;
CIRROSTRATUS – Schleierwolke: urchscheinende Schleier aus Eiskristallen;
ALTOCUMULUS – Schäfchenwolke: ballenförmig;
STRATOCUMULUS – Haufenartige Schichtwolke mit grauer Unterseite;
CUMULUS – Haufenwolke;
NIMBOSTRATUS – Regenwolke: konturlose Wolkendecke
CUMULONIMBUS –auftürmende Gewitterwolke
Erstellt: 16-12-09
Letzte Änderung: 18-03-10
