Geben Sie der oberen Atmosphäre Staub, und es werden Cirruswolken gebildet.
Es ist seit langem ein Rätsel, was genau die Entstehung von Zirruswolken verursacht, die feinen Eiswolken, die hoch am Himmel zu sehen sind. Neue Forschungsergebnisse, die in der Ausgabe der Zeitschrift Science vom 9. Mai detailliert beschrieben wurden, zeigen jedoch, dass die Wolken auf sehr spezifischen Mineral- und Metallpartikeln hoch in der Atmosphäre kondensieren und einfrieren oder keimen. Das macht Cirrus-Wolken einzigartig: Die meisten anderen Wolken bilden sich hauptsächlich durch Kondensation auf organischen Partikeln, sagte Studienautor Dan Cziczo, ein atmosphärischer Chemiker am Massachusetts Institute of Technology.
Es ist wichtig zu wissen, wie sich diese Wolken bilden, da sie zu jeder Zeit bis zu 30 Prozent der Erdatmosphäre bedecken können und großen Einfluss auf das Klima haben, erklärte Cziczo gegenüber OurAmazingPlanet.
Wolken und Klima
In der Tat haben Wolken etwa das Zehnfache des Klimawandels gegenüber den von Menschen verursachten Treibhausgasemissionen, sagte Brian Toon, Forscher an der University of Colorado in Boulder, der nicht an der Studie beteiligt war. "Die größte Unsicherheit beim Verständnis des Klimawandels besteht darin, Wolken zu verstehen, da sie so viel wichtiger sind", sagte er. [Die Realität des Klimawandels: 10 Mythen gesprengt]
Die neue Studie zeigt jedoch, dass Menschen tatsächlich die Entstehung von Zirruswolken beeinflussen (so wie der Klimawandel die Wolkenbildung beeinflusst und auf wenig verständliche Art und Weise), indem sie die Eiskristalle aus den Wolken nehmen und sehen, welche Partikel sie bilden auf. Obwohl Mineralpartikel immer in die obere Atmosphäre gelangt sind, wo Zirruswolken hängen, hat der Mensch durch die Landnutzungsänderungen wie Abholzung und Landentwicklung die Menge an Mineralstaub erhöht, der dort ankommt. Cziczo schätzt, dass der Anteil dieser Mineralien seit Beginn der Industrialisierung um etwa 50 Prozent gestiegen ist. Metallpartikel werden auch vom Menschen durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe und andere industrielle Aktivitäten eingeführt, sagte er.
Aber wie beeinflusst dies die Menge oder Größe der Zirruswolken? Es sei noch zu früh, um zu sagen, sagte Cziczo, aber die Daten der Studie werden dazu beitragen, Computermodelle des Klimawandels zu verbessern. Toon sagte, mehr Mineralpartikel, die vom Menschen aufgewirbelt werden, könnten mehr Zirruswolken gleichsetzen, obwohl es viele andere Faktoren gibt, die die Situation komplizieren.
Es ist auch unklar, wie Zirruswolken das Klima beeinflussen können. Abhängig von ihrem Standort in der Atmosphäre können sie entweder helfen, die Erde zu kühlen oder sie aufzuwärmen. Im Gegensatz zu flüssigen Wasserwolken, die die Erde im Allgemeinen durch Reflektieren von Sonnenlicht abkühlen, können Eiswolken dazu beitragen, die reflektierte Wärme zu absorbieren, sagte Toon.
Particle Man
Cirruswolken sind insofern einzigartig, als sie aus Eiskristallen bestehen, während die meisten anderen Wolken kondensierte Tröpfchen von flüssigem Wasser enthalten. Wenn die meisten Menschen an Wolken denken, stellen sie sich diese flüssigen Wasserwolken vor, die sich näher an der Erdoberfläche befinden und für Regen und anderes Wetter verantwortlich sind, so Cziczo.
Wie alle Wolken brauchen auch Wasserwolken Partikel, auf denen sie kondensieren können. Jüngste Forschungen haben gezeigt, dass sich diese Wolken auf Mikroben in der Luft, Sulfaten (von Vulkanen emittierte Chemikalien und menschliche Aktivitäten) und anderen organischen Materialien bilden können, sagte Cziczo. Wie diese Studie zeigt, benötigen Zirruswolken jedoch sehr spezifische Teilchen, auf denen sie keimen und einfrieren können.
Die Analyse von Chemikalien in großen Eiskristallen ist keine leichte Aufgabe. Dafür haben Cziczo und seine Kollegen mit der NASA zwei ihrer Forschungsflugzeuge eingesetzt. In der Luft benutzten sie ein Gerät, das als virtueller Gegenstromimpaktor bezeichnet wurde. Dieses Gerät wirkt wie ein Haartrockner, sagte Cziczo.
"Der Einlass strömt mit Gas aus der Vorderseite des Flugzeugs. Dadurch werden die kleinen Partikel gestoppt, die wir nicht abtasten möchten, und lassen nur die großen Eiskristalle herein", erklärte er. "Sie können sich vorstellen, dass wenn Sie einen Ping-Pong-Ball auf einen Haartrockner legen, der Luftstrom den Ping-Pong-Ball stoppt. Wenn Sie jedoch eine Bowlingkugel auf den Haartrockner legen, hat dies keine Wirkung gegen Eiskristalle. "
Die warme Luft schmolz dann das Eis, und die Forscher analysierten die Partikel mit einem Massenspektrometer, das sie im Flugzeug mitnahmen, sagte Cziczo.
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👉 Diese Wolke besteht ausschließlich aus Eiskristallen. Der Cirrus kann Vor- bote einer sich nähernden Warmfront sein, er kann aber auch von einer sich auflösenden Gewitterwolke stammen. Cirren können auch durch Ausbreiten von Kondensstreifen entstehen. Der Cirrus ist also kein eindeutiger Wetter- vorbote.
👉 Cirrus-Wolken Diese Federwolken sind kleine Eiswolken in großer Höhe (zwischen fünf und 13 Kilometern). Wenn sie sich verdichten und Cirrostratuswolken (Schleierwolken) hinzukommen, kann eine Warmfront bevorstehen. Dann droht Regen. Cirrus ist lateinisch und bedeutet Haarlocke.
👉 Wie entstehen Cirren? Cirren entstehen im oberen Bereich der Troposphäre. Bei starken Höhenwinden werden sie auseinandergerissen oder verdreht. In der Troposphäre liegen die Temperaturen oberhalb von 5 bis 7 Kilometer (je nach Jahreszeit) unter minus 40 Grad .
👉 Wolken beeinflussen den Strahlungshaushalt der Atmosphäre; sie reflektieren die kurzwellige Sonnenstrahlung und absorbieren und emittieren langwellige Wärmestrahlung. Wolken sind ebenso ein wichtiger Faktor im Wasserkreislauf der Atmosphäre. Sie entstehen durch Kondensation aus Wasserdampf.
👉 Wolken entstehen, weil durch die Sonne aus Meeren, Seen, Flüssen oder Bächen Wasser verdunstet und als Wasserdampf nach oben steigt. Dort oben ist es aber kälter: Die warme, feuchte Luft kühlt ab und kann die gespeicherte Feuchtigkeit nicht mehr so gut halten.
👉 Cirrus-Wolken (Cirrus lateinisch: Haarlocke) sind isolierte Wolken in Form weißer, zarter Fäden oder weißer bzw. überwiegend weißer Flecken oder schmaler Bänder. Diese Wolken zeigen ein faseriges (haarähnliches) Aussehen oder haben einen seidigen Schimmer oder beides.
Cirruswolken sind die wispy wolken, die sich in großen höhen bilden. Eine neue studie untersucht, wie sie sich bilden und wie dies die sicht der wissenschaftler auf die rolle dieser wolken im weltklima verändert.