Wolkenbildung Bakterien lassen es schneien

Viel häufiger als gedacht sorgen Bakterien und andere Mikroorganismen dafür, dass in Wolken Eiskristalle wachsen. Dies zeigt eine Untersuchung von verschiedenen Schneeproben. Mit diesem Wissen wollen Forscher künftig sogar Wettervorhersagen präziser machen.


Schneeflocken sind nicht einfach Kristalle aus purem Wasser. Bakterien und andere biologische Partikel tragen häufiger als angenommen zur Bildung von Schnee und Regen bei - die Mikroorganismen dienen Wolken als Kondensationskeim. An ihnen bauen sich aber nicht nur Wassertropfen, sondern auch Eiskristalle auf, die dann als Niederschlag zur Erde fallen. Wie groß die Bedeutung von Bakterien, Pollen und Viren für die Wolken- und Schneeentstehung wirklich ist, konnten nun Forscher um Brent Christner von der Louisiana State University in Baton Rouge zeigen: Die Keime sind in der Atmosphäre weit verbreitet und lassen Schneekristalle schon bei viel höheren Temperaturen entstehen, berichten die Forscher im Wissenschaftsmagazin "Science".

Pseudomonas syringae: Das Bakterium ist in einem Eiskristall eingeschlossen, es dient dort als Keim
Louisiana State University

Pseudomonas syringae: Das Bakterium ist in einem Eiskristall eingeschlossen, es dient dort als Keim

Das Team von Christner sammelte zwischen Oktober 2005 und Juni 2006 19 Schneeproben in Amerika, Frankreich und der Antarktis. Teile davon schmolzen sie ein und gossen das Wasser durch einen Filter, um an die Eiskeime zu kommen. Diese untersuchten sie mit Hilfe der sogenannten Durchflusszytometrie. Dabei werden Partikel mit Laserlicht beleuchtet: Je nachdem, wie Partikel Licht reflektieren, kann man sie dann einer bestimmten Stoffgruppe zuordnen.

In jeder Schneeprobe fanden die Wissenschaftler eine erstaunliche Anzahl biologischer Eiskeime - sogar in Proben aus der Antarktis. Da es dort kaum Vegetation gibt, glaubten die Forscher eigentlich, hier fast nichts finden zu können. Die Partikel müssen über lange Distanzen in der Atmosphäre dorthin befördert worden sein, schreiben die Wissenschaftler. Im US-Staat Montana und in Frankreich entdeckten sie die meisten Eiskerne organischen Ursprungs.

Auch wenn man nicht direkt von dem Anteil biologischer Keime im Schnee auf den Gehalt in der Atmosphäre schließen könne, glauben die Forscher, dass sie mit ihrer Untersuchung erstmals gezeigt habe, dass die Partikel in der Atmosphäre häufig vorkommen. In Wolken dürften sie somit eine wichtige Rolle als Eiskerne spielen.

Wie Kristalle wachsen

Damit Kristalle wachsen, braucht es einen Anstoß. Im Fall der Schneeflocke genügen in der Atmosphäre umherschwirrende Teilchen, sogenannte Aerosole als Eiskeim. Das können anorganische Teilchen sein wie etwa Salze oder Staubpartikel oder Mirkoorganismen wie Pollen, Algen, Pilzsporen, Bakterien, oder Viren. In der Wolke lagern sich um diese Keime Wassermoleküle, kleinste Wassertröpfchen entstehen. Bei Temperaturen unter Null bilden sich statt der Tropfen winzige Eiskristalle, die schließlich als Schnee zur Erde segeln.

Schneekristalle mit biologischen Partikeln im Kern unterscheiden sich jedoch von jenen, die nur Staubkörnchen enthalten: Sie sind meist größer. Der Grund: Organische Eiskeime haben ein größeres Volumen als Staubkörner. Und je größer ein Keim ist, umso Platz haben Wassermoleküle, sich anzulagern. Hinzu kommt: Je mehr Wasser innerhalb des Keims selbst gespeichert ist, desto stärker werden die Wassermoleküle angezogen. So können die relativ großen biologischen Eiskeime selbst bei relativ hohen Temperaturen die Bildung von Schneekristallen auslösen.

Diese Entdeckung verbessert das Verständnis der Wechselwirkungen zwischen Biosphäre - der Bereich zwischen Erdoberfläche und der Atmosphäre - und Klima. Sogar Wettervorhersagen könnten nun genauer werden, glauben die Forscher.

Erst kürzlich zeigten US-Forscher in einer Untersuchung, welchen Einfluss Aerosole auf das Wetter haben: Sie hatten festgestellt, dass es im Sommer im Südosten der USA in der Woche mehr regnet als am Wochenende. Da in der Woche wesentlich mehr Schmutzpartikel aus Verkehr und Industrie in die Atmosphäre gelangen, sollen diese die Regenfälle verstärkten.

nis/ddp/dpa



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