05.06.2013, 13:52 Uhr | 0 |

Klimaforschung Laserlicht verändert Schleierwolken

In einer Wolkenkammer haben Klimaforscher die Wechselwirkungen von Laserlicht und Wolkenbildung untersucht. Das Ergebnis: Schleierwolken verändern nach dem Beschuss mit intensiven Laserlichtpulsen ihre optische Dichte. 

Schleierwolke
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Hochliegende Schleierwolken, die vor allem aus Eiskristallen bestehen, reagieren überraschend stark auf Laserbestrahlung. 

Foto: Wikipedia

Das Wetter werden die Wissenschaftler in absehbarer Zeit wohl nicht beeinflussen können. Die Anwendung des Effektes, den die Klimaforscher am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) bei ihren Versuchen in der Wolkenkammer erreichten, kann vorerst noch nicht auf die Atmosphäre übertragen werden. Immerhin gelang es aber, mit Laserlichtpulsen die optische Helligkeit von hochliegenden Schleierwolken deutlich zu verändern.

Simulation von Wetter in der Wolkenkammer AIDA

Ausgangspunkt der wissenschaftlichen Versuche war die Fragestellung, ob und inwiefern sich Laserlicht und das damit verbundene Plasma auf Wolken auswirken kann. Dazu nutzte das Forscherteam vom Institut für Meteorologie und Klimaforschung – Atmosphärische Aerosolforschung in Karlsruhe sowie Wissenschaftler der Universitäten Berlin und Genf eine weltweit einzigartige Anlage, die am Campus in Karlsruhe zur Verfügung steht.

Sie nennt sich AIDA, kurz für Aerosol-Interaktionen und -Dynamik in der Atmosphäre, und ist eine riesige Wolkenkammer mit einem Volumen von 80 Kubikmeter. Die Anlage, die über mehrere Stockwerke reicht, kann auf Temperaturen zwischen -90 Grad und +60 Grad Celsius eingestellt werden und alle in der unteren und mittleren Atmosphäre bis etwa 50 Kilometer Höhe vorkommenden Druckverhältnisse simulieren.

Mit in diese Wolkenkammer brachte Professor Thomas Leisener, der die Untersuchungen leitete, ein mobiles Laserlabor. Das „Teramobile“, in Genf und Berlin entwickelt, erzeugt hochintensive Laserlichtpulse. Sie breiten sich, anders als gewöhnliches Laserlicht, auf besondere Weise in der Atmosphäre aus. „Aufgrund nichtlinearer optischer Effekte erzeugen die Laserpulse gleichsam ihren eigenen Lichtleiter und bleiben so über lange Strecken scharf fokussiert, auch wenn Schwebeteilchen und atmosphärische Trübungen sie eigentlich zerstreuen müssten“, erklärt Professor Leisner. Entlang des Laserstrahls wird die Luft ionisiert, und es entsteht ein Gas, das den Strom leitet: ein Plasmakanal.

Laserpulse erhöhten die Zahl der Eispartikel in der Wolke

In typischen Wetterwolken, in denen Eiskristalle und unterkühlte Wassertropfen nebeneinander bestehen, ließen sich keine Effekte der Plasmakanäle auf Eisbildungs- oder Niederschlagsprozesse nachweisen. In hochliegenden Schleierwolken, die vor allem aus Eiskristallen bestehen, entdeckten die Forscher jedoch eine überraschend starke Reaktion auf die Laserbestrahlung. Die Laserpulse erhöhten innerhalb von wenigen Minuten die Zahl der Eispartikel bis um den Faktor 100, obwohl nur ein winziger Teil der Wolke der Plasmabestrahlung ausgesetzt war. Die optische Dichte der Schleierwolken nahm um drei Größenordnungen zu – sie erschienen deutlich heller. „Die Wirkung auf eine typische dünne Bedeckung aus Schleierwolken kann man sich wie vom Laser geschriebene Kondensstreifen vorstellen“, erläutert Leisner.

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Von Gudrun von Schoenebeck
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