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Zusammenhang zwischen Vulkanen und atmosphärischen Eiswolken verstehen
Dank moderner Satellitentechnik konnten Wissenschaftler einen entscheidenden Zusammenhang zwischen Vulkanausbrüchen und der Entstehung hoch gelegener Eiswolken, den sogenannten Zirruswolken, aufdecken. Bereits seit Jahrzehnten ist bekannt, dass Vulkane einen bedeutenden Einfluss auf das Klimasystem der Erde haben. Bei Ausbrüchen werden große Mengen an Gasen und Asche in die obere Atmosphäre geschleudert. Die genaue Rolle, die vulkanische Partikel bei der Wolkenbildung spielen, konnte jedoch erst jetzt umfassend erklärt werden.
Wissenschaftlicher Hintergrund: Klimatische Auswirkungen von Vulkanen
Aktive Vulkane setzen Gase wie Kohlendioxid (CO₂) und Schwefeldioxid (SO₂) frei, die das globale Klima beeinflussen, indem sie entweder Wärme speichern oder Sonnenlicht reflektieren. Neben diesen Gasen gelangen feine Partikel aus Asche und Staub – sogenannte vulkanische Aerosole – in Bereiche, in denen sich Wolken bilden. Genau diese Aerosole sind essenziell für die Wolkenkeimbildung, da an ihnen Wassermoleküle kondensieren und zu Eiskristallen gefrieren können. Zirruswolken, erkennbar an ihrer feinen, faserigen Struktur in großer Höhe, spielen eine zentrale Rolle für den Energiehaushalt der Erde, indem sie Sonnenstrahlung reflektieren und Infrarotwärme speichern.
Entschlüsselung des Rätsels: Satellitenbeobachtungen und neue Erkenntnisse
Der Durchbruch gelang nach einer zehnjährigen Analyse unter Leitung des Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL). Mithilfe der Daten der NASA-Satelliten CloudSat und CALIPSO (Cloud-Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observations) untersuchten Forscher, wie sich die Eigenschaften von Zirruswolken nach drei markanten Vulkanausbrüchen veränderten.
CloudSat analysiert die inneren Strukturen von Wolkenschichten, um deren Einfluss auf tropische Wirbelstürme und globale Klimaänderungen zu erfassen. CALIPSO wiederum verfolgt sowohl Wolken- als auch Aerosolverteilung und liefert wichtige Informationen über deren Zusammenspiel bei der Wetter-, Klima- und Luftqualitätsregulation.
Die Untersuchungen ergaben, dass nach aschereichen Ausbrüchen die Häufigkeit von Zirruswolken in der oberen Atmosphäre zunahm. Überraschenderweise enthielten diese Wolken jedoch nicht mehr, sondern deutlich weniger Eiskristalle, die zudem wesentlich größer waren als erwartet. Diese Entdeckung widersprach der ursprünglichen Annahme, dass zusätzliche Aerosole mehr, aber kleinere Eiskristalle bilden würden. Stattdessen kondensierte Wasserdampf an den Aschepartikeln, bevor die Temperatur für spontane Eisbildung niedrig genug war, was das Wachstum größerer Eiskristall-Cluster förderte. „Unsere Forschung schließt eine wesentliche Wissenslücke darüber, ob und wie Vulkanausbrüche die Wolkenbildung beeinflussen“, so Dr. Lin Lin, Atmosphärenwissenschaftlerin am LLNL.
Bedeutung für die Klimaforschung und atmosphärische Modellierung
Diese Erkenntnisse sind von großer Bedeutung für die Weiterentwicklung globaler Klimamodelle. Da Wolken zu jeder Zeit etwa 70 % der Erdoberfläche bedecken und eine Schlüsselrolle im Wasserkreislauf spielen, ist das Verständnis über Eiskeimbildung entscheidend für zuverlässige Klimavorhersagen. Die neue Beobachtung, dass vulkanische Asche zu weniger, aber größeren Eiskristallen in Zirruswolken führt, offenbart eine bisher unberücksichtigte Variable in Klimasimulationen.
Dr. Lin erklärte: „Unsere Ergebnisse haben unsere ursprünglichen Annahmen grundlegend widerlegt. Loszulassen und eine neue Erklärung auf Basis unerwarteter Daten zu entwickeln, war die größte Herausforderung und gleichzeitig der größte Gewinn.“
Ausblick: Zukünftige Forschung und kommende Vulkanausbrüche
Aufbauend auf diesen Ergebnissen untersucht das Team um Lin nun auch arktische Wolken und deren Effekte in Klimamodellen zur Prognose der Erdatmosphäre. Die Forscher warten nun auf einen weiteren markanten Vulkanausbruch, um ihre Theorien weiter zu überprüfen und zu verfeinern.
Fazit
Insgesamt bieten aktuelle Satellitenbeobachtungen einen neuen Einblick in den Einfluss von Vulkanausbrüchen auf die Bildung charakteristischer Zirruswolken in der oberen Atmosphäre. Durch ihre Funktion als Eiskeime bestimmen vulkanische Aschepartikel maßgeblich Größe und Häufigkeit dieser Wolken und steuern somit die Klima- und Energiebilanz der Erde. Die neuen Erkenntnisse verbessern nicht nur das Verständnis der Atmosphärenwissenschaften, sondern stärken auch die Genauigkeit von Klimamodellen im Hinblick auf die anhaltenden Auswirkungen vulkanischer Aktivität auf unseren Himmel.
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