Eiskeime und Wolken

Eisnukleirende Aerosolpartikel

Wir untersuchen jene  Aerosolpartikel, an denen sich in genügend kalten Wolken Eis bildet: Eis nukleirende Partikel (Ice Nucleating Particles = INP). Ohne diese Partikel kann sich – auch in sehr kalten Wolken mit Temperaturen bis zu -37°C – kein Eis bilden. Die Vereisung von Wolken ist - zumindest in weiten Teilen der Erde außerhalb der Tropen -  eine notwendige Voraussetzung für die Bildung von Niederschlag. Nur wenn flüssige Wolkentröpfchen und Eispartikel in Mischphasenwolken nebeneinander auftreten, können die Eispartikel durch Aufzehren der Tröpfchen so rasch wachsen, daß sie innerhalb der Lebenszeit einer Wolke groß genug werden, um als Niederschlagselemente auszufallen. Wassertröpfchen können alleine meist nicht bis zu dieser Größe wachsen. Obwohl die physicochemischen Eigenschaften, die ein Aerosolpartikel zu einem guten INP machen, seit lagen bekannt sind, ist deren Anzahlkonzentration als Funktion von Ort und Zeit weitgehend unvorhersagbar. Ihr Ursprung und ihre Zusammensetzung sind unzureichend bekannt.

Im DFG-Project INUIT entwickelten wir die INP-Messgeräte FINCH und FRIDGE zur Messung von Anzahlkonzentration und Nukleationeigenschaften von INP.

Um den gegenwärtigen menschlichen Einfluss auf INP und Wolken zu kennen müsste die vorindustielle INP-Konzentration bekannt sein. Dieser Frage nähern wir uns in dem EU RP7 Forschungsprojekt BACCHUS an, wo wir die INP-Konzentrationen an Orten bestimmen, die anthropogen möglichst gering belastet sind. Dies sind a) das Zeppelin-Observatorium in Spitzbergen, b) das Amazon Tall Tower Observatory, c) das Geophysikalische Observatorium Martinique. Über die Analyse von Bohrkernen aus Gletschereis erhalten wir einen direkten Zugang zu den in vorindustrieller Zeit aus der Atmosphäre im Niederschlag deponierten INP. Dies geschieht in Kooperation mit dem Alfred-Wegner-Institut, Bremerhaven, und der Universität Bern, Schweiz.

Gewitterwolke mit vereistem Amboss (copyright: José Antonio Quirantes Calvo)