Rzesanke, Daniel
[VerfasserIn]
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Leisner, Thomas
[Sonstige Person, Familie und Körperschaft];
Gobsch, Gerhard
[Sonstige Person, Familie und Körperschaft];
Wöste, Ludger
[Sonstige Person, Familie und Körperschaft]
Laborexperimente zum Einfluss elektrischer Ladungen auf Wolkenprozesse
Anmerkungen:
Parallel als Druckausg. erschienen
Systemvoraussetzungen: Acrobat reader
Beschreibung:
Vielfältigste Studien zeigen eine Korrelation der solaren Aktivität mit terrestrischen Klimaanzeigern. Dabei ist der verbindende Mechanismus, welcher die solare Variabilität mit dem Wettergeschehen in den untersten Atmosphärenschichten der Erde koppelt, bisher unidentifiziert. Aus diesem Grund wurde das DFG-Schwerpunktprogramm “CAWSES“ initiiert, zu welchem die vorliegende Arbeit einen experimentellen Beitrag liefert. Eine der vorgeschlagenen Hypothesen [1] folgt dabei dem Ansatz, dass solare Ereignisse den globalen, terrestrischen Stromkreis modulieren. Der dadurch veränderbare Ladungszustand atmosphärischer Wolken, beziehungsweise Wolkentropfen, kann sich wetter- und somit klimarelevant auswirken. Zur Untersuchung wurde eine Anlage aufgebaut, welche dominante wolkenmikrophysikalische Effekte an geladenen Mikrotropfen nachbildet und quantifiziert. Dazu werden einzelne Tropfen von bis zu 90mym Größe automatisiert in einer elektrodynamischen Falle berührungslos gespeichert, unterkühlt und manipuliert. Untersucht wurden unter anderem die homogene Eisnukleation unterkühlter Wolkentropfen sowie deren Verdunstungsverhalten. Mit dem Ergebnis, dass keine erhöhte Gefrierwahrscheinlichkeit, aber eine deutliche Verzögerung der Verdunstung (bis hin zum Erliegen) in Anwesenheit von Nettoladungen festgestellt wurde. In einer zweiten Serie von Experimenten wurde die Wechselwirkung geladener Wolkentropfen mit den allgegenwärtigen Aerosolen, welche ebenfalls geladen vorkommen, untersucht. Dabei wird eine Möglichkeit entwickelt und validiert, die Sammeleffizienz aus den experimentellen Bedingungen quantitativ zu bestimmen. Es konnte gezeigt werden, dass der Ladungsinfluenz hierbei eine maßgebliche Rolle zukommt. Zur Demonstration einer klimarelevanten Wirkungskette wurde anhand zweier atmosphärisch relevanter Mineralstaubspezis (Illit- und Kaolinitaerosol) die vermehrte Eispartikelbildung durch unterkühlte Wolkentropfen im Kontaktgefriermodus nachgebildet. Hierbei wird die Gefrierwahrscheinlichkeit durch das elektrostatisch erhöhte Eiskeimangebot erheblich gesteigert. Das dafür geschaffene System, welches Einzeltropfenuntersuchung und Aerosolerzeugung vereint, eröffnet eine neue und weiterhin genutzte Möglichkeit wolkenphysikalischer Experimente im Labormaßstab.