Wolkenphysik

Wolken sorgen als Teil des Wasserkreislaufs für Niederschlag, und innerhalb des Strahlungshaushalts schirmen sie - je nach ihrer Zusammensetzung aus Wasser und Eis - die Erde unterschiedlich stark von der Sonne ab. Eine Wolke aus Wassertropfen reflektiert typischerweise mehr Sonnenstrahlung als eine, die überwiegend aus Eis besteht. „Mich interessiert es, die Entstehung von Eis in der Wolke auf kleiner Skala genauer zu verstehen, weil dies die Niederschlagsbildung und die Strahlungseigenschaften beeinflusst“, sagt die Professorin für Theoretische Meteorologie und Leiterin der Arbeitsgruppe Wolkenphysik. Ob sich in Mischphasenwolken, die sowohl aus Wassertropfen wie aus Eis bestehen, weitere Eiskristalle bilden, hängt von Aerosolen ab, kleinen Partikeln, die die Wassertropfen zum Gefrieren bringen können. Zwar sind die Prinzipien der Wolkenprozesse und -eigenschaften im großen Maßstab bekannt, die mikrophysikalischen Faktoren und das Zusammenspiel der Prozesse dieses komplexen Systems sind jedoch noch nicht vollständig verstanden. Sobald sich das erste Eis gebildet hat, setzt sich die weitere Vereisung meist sehr schnell fort, sodass Wolken entweder überwiegend flüssig sind oder überwiegend aus Eis bestehen. Noch aber lässt sich die Verteilung von Wasser und Eiskristallen in Wetter- und Klimamodellen nicht ausreichend simulieren.

„Die Partikel, die in der Wolke als Eiskeime wirken, haben sehr heterogene Oberflächen, sie können rau, rissig oder porös sein, zudem altern sie in der Atmosphäre, all dies beeinflusst den Vorgang der Eisbildung“, so die Wissenschaftlerin.

Wie sich die Wassermoleküle bei der Eisbildung auf den winzigen Teilchen anordnen, zu denen Wüstenstaub, Pilzsporen, Bakterien, Ruß und Pflanzenpollen zählen, lässt sich im Labor sehr schwer beobachten. Hoose führt deshalb mit ihren Team im Department Troposhärenforschung des Instituts für Meteorologie und Klimaforschung numerische Simulationen von Wolken mit Satellitenbeobachtungen zusammen. Ziel der Forschung ist es, genauere Wettervorhersagen zu ermöglichen und Klimamodelle zu verbessern. Als Werkzeug nutzt Hoose mit ihrer Arbeitsgruppe unter anderem die Wettermodelle COSMO und ICON des Deutschen Wetterdienstes. 2016 wurde der Physikerin für ihr Forschungsprojekt ein Starting Grant des Europäischen Forschungsrats (European Research Council, ERC) mit einer Förderung in Höhe von insgesamt 1,5 Millionen Euro über fünf Jahre zuerkannt. (afr)

Der Presseservice des KIT stellt gerne den Kontakt zwischen den Medien und Prof. Corinna Hoose her.

Fotonachweis:
Foto Wolken: M. Stengel, privat
Portrait Prof. Corinna Hoose, IMK, KIT: Sandra Göttisheim, KIT