Kosmische Strahlung lässt Wolken wachsen

Genf (Schweiz) - Schwefelsäure und Ammoniak in der Atmosphäre bremsen die globale Erwärmung. Die Wolkenbildung liefert den Schlüssel zu diesem Phänomen und wurde nun von einem internationalen Forscherteam mit der Hilfe eines Teilchenbeschleunigers genauer untersucht. Ihr Ergebnis: Energiereiche Teilchen, aus denen auch die kosmische Strahlung besteht, verstärken in den oberen Atmosphärenschichten die Entstehung von Kondensationskeimen. Diese sogenannten Aerosole gelten als wichtige Vorläufer von Wolken. In der Zeitschrift "Nature" präsentieren die Wissenschaftler ihre detailreiche Analyse, die den Einfluss von Atmosphären-Partikeln und Wolken für verbesserte Klimamodelle erklärt.

"Wir haben herausgefunden, dass kosmische Strahlung die Bildung von Aerosolen in der mittleren Troposphäre und darüber signifikant verstärkt", sagt Jasper Kirkby, Sprecher des CLOUD-Experiments am Forschungszentrum Cern bei Genf. Dazu füllte er mit seinen Kollegen eine Wolkenkammer mit Luft, Wasserdampf sowie kleinen Anteilen an Schwefelsäure und Ammoniak. Dieses Gemisch simuliert die natürliche Zusammensetzung der Atmosphäre. Um den Einfluss der energiereichen kosmischen Strahlung zu klären, die etwa durch den Sonnenwind zur Erde gelenkt wird, half ihnen ein Beschleuniger für Elementarteilchen. Sogenannte Pionen trafen dabei auf die simulierte Atmosphäre und regten die enthaltenen Moleküle an. Diese ballten sich dadurch deutlich öfters zu Kondensationskeime zusammen, aus denen dann sukzessive Wolken entstehen können. Mehr Wolken in der Atmosphäre schirmen einfallende Sonnenstrahlung ab.

Die Simulationen zeigten aber auch, dass für untere Atmosphärenschichten bis etwa in einen Kilometer Höhe die Intensität der kosmischen Strahlung nicht mehr für eine intensive Wolkenbildung ausreichte. Dennoch wird dieser Vorgang in der Natur beobachtet. Kirkby und Kollegen gehen daher davon aus, dass hier weitere Substanzen neben Schwefelsäure und Ammoniak zur Aerosolbildung beitragen müssten. Sie vermuten, dass hier organische Partikel eine wichtige, verstärkende Rolle bei der Wolkenbildung spielen könnten. "Das wird unser nächster Job sein", sagt Kirkby mit dem Blick auf weitere Versuche mit der CLOUD-Wolkenkammer am Cern.

Mit diesen Versuchen lüften die Wissenschaftler nach und nach das Geheimnis um die komplexen Mechanismen bei der Wolkenbildung. Da diese die wärmende Sonnenstrahlung abschirmen, haben sie einen großen Einfluss auf das Erdklima. Sind die Prozesse der Wolkenbildung und der Beitrag der kosmischen Strahlung im Detail verstanden, könnten die aktuellen Klimamodelle bessere Prognosen für die globale Erwärmung liefern.