Eiswolken Forscher finden Leben in acht Kilometern Höhe

Welche Rolle spielen Wolken im Weltklima? Die Antwort auf diese Frage spielt eine zentrale Rolle bei der Entwicklung präziser Klimamodelle. Jetzt haben Forscher erstmals Partikel aus Eiswolken eingefangen - und eine Überraschung erlebt.

Wolken, so viel ist klar, sind von enormer Bedeutung für das globale Klima. Doch wie genau sie entstehen, ist noch längst nicht in allen Details geklärt. Als einer der schwierigsten Aspekte gilt die Rolle winziger Partikel in der Luft. Die Wechselwirkungen zwischen diesen Aerosolen und den Wolken gelten als eine der größten Unsicherheiten bei der Erstellung von Klimamodellen, auf denen die Vorhersagen der globalen Temperaturen basieren.

Jetzt sind US-Forscher der Lösung des Problems einen Schritt näher gekommen: Sie haben eisigen Wolken in großer Höhe Partikel entnommen - und sind dabei erstmals auf biologisches Material gestoßen. Die Wissenschaftler um Kimberly Prather und Kerri Pratt von der University of California in San Diego und der Scripps Institution of Oceanography haben Wassertröpfchen und Eiskristalle analysiert, während sie mit hoher Geschwindigkeit durch Wolken flogen.

Analysen in fliegendem Labor

Das Ergebnis: Die Partikel, die das Wachstum der Eiskristalle anstoßen, bestehen fast ausschließlich aus Staub und - zur Überraschung der Forscher - biologischem Material wie Bakterien, Pilzsporen oder pflanzlichen Stoffen. Etwa die Hälfte der Partikel sei mineralischen Ursprungs und ein Drittel aus biologischen Materialien zusammengesetzt, schreibt das Team im Fachmagazin "Nature Geoscience" .

Für ihre Analysen durchflogen die Forscher mit einem Transportflugzeug vom Typ Lockheed C-130 in bis zu 8,3 Kilometern Höhe Eiswolken über dem US-Bundesstaat Wyoming, fingen dabei die kleinen Eiskristalle ein und analysierten diese noch an Bord der Maschine. Auf diese Weise konnten sie die Kristalle direkt von feinen Wassertröpfchen unterscheiden, die einen unterschiedlichen Gehalt von Partikeln aufweisen. Die eingefangenen Eiskristalle wurden bei Temperaturen von 50 Grad Celsius blitzartig verdampft, so dass die Wissenschaftler die zurückbleibenden Partikel sofort untersuchen konnten.

Herkunft der Teilchen rekonstruiert

Dabei entdeckten sie eine Mischung aus mineralischen Partikeln (50 Prozent), Resten von lebenden Organismen (33 Prozent), Salzen (9 Prozent), Ruß (4 Prozent) sowie einem Mix aus organischem Kohlenstoff und Stickstoff (4 Prozent). Mit Hilfe meteorologischer Daten konnten die Wissenschaftler auch die ungefähre Herkunft der Teilchen rekonstruieren: Demnach stammte ein Teil der Teilchen aus Zentralchina und der Mongolei, während ein Teil des Staubs auch aus dem Sudan oder der Sahara stammen könnte und durch Höhenwinde über Asien und den Pazifik hinweg bis über den amerikanischen Kontinent transportiert wurde.

Auch die Dichteverteilung von Staubpartikeln in und zwischen den Wolken ließ sich untersuchen. Solche hohen Eiswolken haben für die Rechenmodelle von Klimaforschern große Bedeutung: Sie beeinflussen sowohl das auf die Erde einfallende Sonnenlicht als auch die Wärmeabstrahlung der Erde in den Weltraum.

"Wenn wir klären können, woher die Partikel, die die Wolken entstehen lassen, kommen und wie weit sie verbreitet sind, dann können wir ihre Wirkung auf das Klima berechnen", sagte Pratt. Das Experiment in luftiger Höhe sei enorm wichtig, wie Co-Autorin Prather betonte. Denn dass Wolken tatsächlich entstehen, indem Wasser und Eis an Schmutzpartikeln kondensieren, sei zuvor lediglich in Laborexperimenten simuliert, aber nie direkt bewiesen worden.

mbe/ddp
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