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Warum Forscher kleinste Teilchen zählen

Staub im Klimarechner


Ein vom europäischen Forschungssatelliten ENVISAT am 29. August 2003 über Italien beobachteter Sandsturm.

Dass auf Kommando Regen vom Himmel fällt, um verdorrte Landstriche in blühende Wiesen und Felder zu verwandeln, ist seit Menschengedenken ein Traum, den leider noch niemand verwirklichen konnte. Im alten Griechenland flehten die Bauern Zeus an, Regen zu schicken. Und viele indigene Völker führen heute noch Regentänze auf, um von ihren Göttern ausreichend Niederschlag für ihre Felder zu erbitten. Mit den modernen Naturwissenschaften hat dies nichts zu tun. Schließlich taugen Forscher kaum als Regenmacher – sollte man meinen. Trotzdem erkundeten US-amerikanische Wissenschaftler bis in die 70er-Jahre des vergangenen Jahrhunderts hinein Möglichkeiten, künstlich Regen zu erzeugen. Und israelische Forscher tüfteln heute wieder an Methoden, mit denen sie es gezielt in einzelnen Regionen regnen lassen wollen.

Im Mittelpunkt dieser Untersuchungen stehen keine modernen Methoden der Götterbeschwörung, sondern Aerosole. Der Begriff meint eigentlich das Aerosolteilchen und die umgebende Luft. Wissenschaftlich ausgedrückt lautet die Definition: „Stabile Suspensionen von festen oder flüssigen Partikeln in Luft.“ Ein mittelgroßes Aerosolpartikel misst etwa 100 Nanometer und ist damit rund 2000 Mal kleiner als der Punkt am Ende dieses Satzes. Solche Teilchen entstehen beispielsweise bei jedem Sandsturm, bei dem der Wind tonnenweise Sand und Staub in die Atmosphäre wirbelt. Größere Sandkörner setzen sich bald wieder am Erdboden ab; kleine Partikel werden zum Teil bis in die Stratosphäre (also bis in über 10 Kilometer Höhe) transportiert und „wandern“ so um die halbe Welt. So stammt beispielsweise ein Teil des Aerosolstaubs über Florida aus der afrikanischen Sahara. Was aber haben Aerosole mit Regen zu tun?

Seit Mitte des vergangenen Jahrhunderts wissen Forscher, dass Aerosolpartikel Kondensationskerne für Wolkentröpfchen sind: Wassermoleküle lagern sich – schichtweise – darauf ab; der gasförmige Wasserdampf wird dadurch flüssig. Die Anlagerung von Wasser wird durch die Feuchte der Umgebungsluft, die Temperatur und die chemische Zusammensetzung der Partikel (Hygroskopizität) bestimmt. Ist die Umgebungsluft mit Wasserdampf übersättigt, wird ein Teil der Partikel aktiviert: Sie überschreiten aufgrund der Anlagerung von Wasser einen kritischen Radius und wachsen dann zu einem Wolkentropfen weiter. Sobald genügend viele und große Tröpfchen vorhanden sind, regnet es. Was liegt also näher, als per Flugzeug künstliche Aerosole in die Atmosphäre zu schaffen und zu hoffen, dass es in den Gebieten darunter regnet? Vor allem Silberjodidkristalle wurden in der Vergangenheit für solche Experimente verwendet. Allerdings verliefen diese Aktionen nicht allzu erfolgreich. Und nicht nur die daran Beteiligten lernten bald, dass das natürliche Geschehen weitaus komplizierter ist, als sie zunächst angenommen hatten.

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