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Dienstag, 19.09.2017
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Wasserdampf-Rätsel in Cirruswolken

Messwerte widersprechen bisherigen Modellen und Theorien

Die schleierförmigen Cirruswolken – hoch in der Atmosphäre schwebend – geben Wissenschaftlern Rätsel auf. Immer wieder zeigen Daten, dass sich dort Wasserdampf in Konzentrationen findet, die es so eigentlich gar nicht geben dürfte. Jetzt hat ein internationales Forscherteam damit begonnen, diese seltsame Anomalie aufzuklären.
Cirruswolken

Cirruswolken

„Basierend auf unserem jetzigen Wissen dürfte es das eigentlich nicht geben“, erklärt Marcia Baker Professorin für Geowissenschaften an der Universität von Washington und eine der sechs Klimaforscher, die in der Fachzeitschrift „Science“ jetzt dazu auffordern, das Rätsel zu lösen. Gemeinsam mit weiteren Forschern aus den USA und Europa wollen sie herausfinden, was in den Schleiern aus Eiskristallen vor sich geht, die neun bis 16 Kilometern Höhe entstehen. Der Grund: Die dringend benötigten Erkenntnisse könnten auch wertvollen Aufschluss über die Rolle dieser Wolken im Klimasystem und damit auch für den Klimawandel geben.

Die aus Eiskristallen bestehenden Cirruswolken bilden sich in der oberen Troposphäre und regulieren den Wasseraustausch zwischen dieser Atmosphärenschicht und der darüber liegenden Stratosphäre. Außerhalb dieser Wolken enthält die Luft Wasserdampf und winzige Partikel, so genannte Aerosole, aber keine Eiskristalle. Diese bilden sich erst, wenn die Wasserdampfkonzentrationen mehr als 60 Prozent über denen der umliegenden Luft liegen.

Seltsamerweise jedoch haben Messungen immer wieder gezeigt, dass die Wasserdampfkonzentrationen sogar 90 bis 100 Prozent oberhalb des Gleichgewichts liegen können und trotzdem keine Eiskristalle entstehen. Und auch im Wolkeninneren strafen die Messwerte die theoretischen Annahmen Lügen: Denn eigentlich dürfte hier kein überschüssiger Wasserdampf vorhanden sein – trotzdem werden Konzentrationen von bis zu 30 Prozent oberhalb des Gleichgewichtswerts gemessen. Aber warum?


Schon seit längerem spekulieren Forscher über die Ursache dieser Anomalien. Möglicherweise, so eine Vermutung, besitzen die Aerosole bisher unentdeckte Eigenschaften, die unter bestimmten Bedingungen die Bildung von Eiskristallen verhindern. Umgekehrt könnten jedoch auch die Eiskristalle noch unbekannte Eigenschaften haben. „Es könnte eine andere Phase des Eises unter den Temperatur- und Druckbedingungen in den Cirruswolken geben, die eine höhere Gleichgewichtskonzentration für Wasserdampf besitzt“, erklärt Baker. „Das ist die Art von Fragen, auf die wir jetzt Antworten suchen.“

Wolken und Aerosole spielen eine wichtige Rolle in der Regulation der Temperatur auf der Erde, den sie bestimmen einerseits, wie viel von der Energie und Wärme des Sonnenlichts zurück in den Weltraumreflektiert wird und beeinflussen andererseits die Abstrahlung von Wärme von der Erdoberfläche in den Weltraum. Ihr Einfluss auf die Verteilung des Wasserdampfs, einem der wichtigsten Treibhausgase, in der oberen Troposphäre, macht sie zu einem wichtigen Akteur im Klimageschehen.

„Wir haben gedacht, dass unsere Modelle der Bildung und Entwicklung der Cirruswolken ihre Rolle in der Verteilung des Wasserdampfs adäquat abbilden, aber wenn die aktuellen Ergebnisse stimmen, und hohe Luftfeuchtigkeiten weit verbreitet sind, müssen wir unsere Annahmen ziemlich korrigieren“, so Baker. „Deshalb bringen wir dieses Puzzle vor die breite Wissenschaftlergemeinde, wollen aber auch die Basis legen für eine Lösung dieses Rätsels.“
(University of Washington, 01.12.2006 - NPO)
 
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