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Blauer Himmel mit Wolken

Wolkenbildung im Labor

Wie aus nanometerkleinen Gasteilchen in der Atmosphäre große, mit freiem Auge sichtbare Tröpfchen entstehen, die sich schließlich zu Wolken zusammenballen können, hat ein internationales Team unter der Leitung Wiener Forscher im Labor nachgestellt.

Physik 24.02.2012

Die auch für die Klimaforschung relevanten Ergebnisse der Studie wurden von Paul Winkler von der Universität Wien in einer Studie veröffentlicht.

Die Studie:

"Quantitative Characterization of Critical Nanoclusters Nucleated on Large Single Molecules" von Paul Winkler und Kollegen ist in "Physical Review Letters" erschienen.

Forschung in der Klimakammer

Wolken beeinflussen das Klima, vorwiegend, indem sie Sonnenstrahlen davon abhalten, an die Erdoberfläche vorzudringen. Doch für Klimamodelle sind sie ein großer Unsicherheitsfaktor, weil die spontane Entstehung von Tröpfchen aus Schwebeteilchen weitgehend ungeklärt ist, so Winkler, der mittlerweile am National Center for Atmospheric Research in den USA forscht, in einer Aussendung der Uni Wien.

Das Team hat die Vorgänge deshalb in einer sogenannten Expansionskammer nachgestellt. In der Klimakammer, in der sich ein- bis eineinhalb Nanometer kleine Teilchen als Kondensationskerne befanden, stellten sie einen gesättigten Dampf her, bis sich Tröpfchen bildeten.

Nanometerkleine Kondensationskerne

Ö1-Sendungshinweis:

Mit dem Thema beschäftigt sich auch ein Beitrag im Dimensionen-Magazin: 02. März 2012, 19:05 Uhr.

Die Dampfteilchen sind dabei noch viel kleiner, als die Kondensationskerne, an die sie sich anlagern erklärte Paul Wagner von der Gruppe für Aerosolphysik an der Uni Wien, der ebenfalls an der Studie beteiligt war. Ein Nanometer ist ein Milliardstel Meter. Das Verhältnis von einem Nanometer zu einem Meter entspricht jenem von einer Glasmurmel zur Größe der Erde.

"In einem engen Bereich der Dampfübersättigung beginnt der Aktivierungsprozess. Aus den einzelnen Molekülen, die als Kerne vorhanden sind, werden mit freiem Auge sichtbare Teilchen und letztlich Tröpfchen, die zum Beispiel Ausgangspunkt für die Wolkenbildung sein können."

In der Atmosphäre dauert dies ein paar Stunden bis zu einem Tag, so die Forscher. Die Studie im Labor sei ein wesentliches Modell für die Vorgänge in der Atmosphäre, so Wagner.

Aerosolpartikel von einem Nanometer gemessen

Die Ergebnisse seien auch von großer technischer Bedeutung. Zur Untersuchung atmosphärischer Aerosolkonzentrationen sind Kondensationskernzähler weltweit verbreitet.

"Bis vor kurzem ist man davon ausgegangen, dass Aerosolpartikel mit Durchmessern unter drei Nanometer mit Kondensationskernzählern prinzipiell nicht beobachtbar sind. Die neue Studie zeigt erstmals auf, dass sie auch Nanoteilchen mit wesentlich kleineren Durchmessern detektieren können und daher auch experimentelle Untersuchungen in dem für die Entstehung atmosphärischer Aerosole entscheidenden Größenbereich um einen Nanometer erlauben", erklärte Wagner.

science.ORF.at/APA

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