Will man Wolken in ihrem natürlichen Zustand erforschen, muss man dorthin, wo sie sich befinden: in die Höhe. Die Forschungsstation auf dem Jungfraujoch ist dazu ideal: Sie ist 40 Prozent der Zeit in Wolken gehüllt. Und sie können direkt über ein langes Rohr ins Labor eingesaugt werden.
Ein Teilchen – ein Tröpfchen
«Wir analysieren die Wolkentröpfchen im Labor, weil wir verstehen wollen, wie sich die betreffende Wolke gebildet hat», erklärt der Atmosphärenforscher Nicolas Bukowiecki, der in der Forschungsstation arbeitet. Die weissen Gebilde entstehen dann, wenn Wasserdampf in der Luft zu vielen kleinen Tröpfchen kondensiert.
Damit das geschehen kann, braucht es nicht nur genügend hohe Luftfeuchtigkeit, sondern auch kleine Schwebeteilchen, an denen diese kondensieren kann. Diese Teilchen – auch Aerosole genannt – untersucht der Forscher vom Paul-Scherrer-Institut in Villigen seit Jahren. «Nicht jeder Partikel bildet gleich gern eine Wolke», erläutert er. Und je nach Grösse und chemischer Zusammensetzung der Partikel werden die Wolkentröpfchen unterschiedlich gross.
Wird eine Wolke kühlen oder wärmen?
«Die Grösse der Wolkentröpfchen wirkt direkt auf die Strahlungsbilanz der Wolken», erzählt der Forscher weiter. Je nach Strahlungsbilanz wirken die Wolken aufs Klima kühlend oder wärmend.
Ein komplexes Phänomen: Wolken wirken immer gleichzeitig sowohl kühlend als auch wärmend. Je nach Art der Wolke überwiegt der eine oder der andere Effekt. Dünne und hohe Wolken bewirken eine Erwärmung der Erde, weil sie viel der aufheizenden Sonnenstrahlung durchlassen. Doch tiefe und dicke Wolken wirken kühlend – vor allem, weil sie weniger Sonnenstrahlung bis zur Erde durchlassen.
Je nach zukünftiger Entwicklung der Wolkenarten, ihrer Zusammensetzung und ihrer Häufigkeit wird entweder der kühlende oder der wärmende Effekt überwiegen. Für Klimaforscher und ihre Prognosen ist die genaue Kenntnis der Schwebeteilchen in der Luft deshalb von zentraler Bedeutung.
Lebensläufen von Partikeln auf der Spur
Im Labor auf dem Jungfraujoch werden mit dem Wolkensauger natürlich auch gleich die Schwebeteilchen eingesaugt, die für die Wolkenbildung verantwortlich sind. So können die Forscher sie genau analysieren.
Diese Teilchen schweben oft Tage oder sogar Wochen in der Luft, bevor sie eine Wolke bilden. In dieser Zeit machen sie grosse Veränderungen durch. Russteilchen, die zum Beispiel aus Dieselmotoren oder Feuerungen stammen, sind zu Beginn klein und weisen Wasser ab. Im Laufe von Stunden oder Tagen können sie aber stark anwachsen, weil sich in der Luft weiteres Material an sie lagert. Und schliesslich sind sie gross genug, um eine Wolke bilden zu können.
Forscher verstehen diese komplexen Zusammenhänge zwischen Partikeln, ihrer Grösse und der Art von Wolken, die sie bilden, immer besser. Doch es ist noch ein weiter Weg, bis die Entstehung von Wolken perfekt im Computer modelliert werden kann, um Klimaprognosen noch genauer zu machen.
