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Nr. 52

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Glossar

Universitätsdruckerei

Himmlische Unbekannte

Wolken bedecken mehr als die Hälfte der Erdoberfläche. Mal sind sie dünn und faserig, mal kilometerhoch aufgetürmt. Ihr Formenreichtum fasziniert Dichter und ihre Unbeständigkeit beschäftigt Klimaforscher.

Da droht ein Leu, dort wogt ein Elefant,
Kameles Hals, zum Drachen umgewandt;
Ein Heer zieht an, doch triumphiert es nicht,
Da es die Macht am steilen Felsen bricht;
Der treuste Wolkenbote selbst zerstiebt,
Eh’ er die Fern’ erreicht, wohin man liebt.

(Johann Wolfgang von Goethe, Auszug aus "Howards Ehrengedächtnis",1820)

In mehreren Versen beschreibt Goethe in seinem "Loblied" auf Luke Howard die Vergänglichkeit der Wolken. Der englische Apotheker und Hobby-Meteorologe Howard teilte 1802 die unterschiedlichen Wolkenformationen erstmals in drei Typen ein. Aber auch diese Einteilung in Cirrus (Federwolken), Stratus (Schichtwolken) und Cumulus (Haufenwolken) mit all ihren Unterformen änderte nichts an der beständigen Unbeständigkeit der Wolken.

Nach wie vor sind Wolken ein Faszinosum – auch für die Wissenschaft. Wolken bilden sich, wenn die Luft abkühlt und das in der Atmosphäre enthaltene Wasser zu Wassertröpfchen oder Eiskristallen kondensiert oder gefriert, so viel ist klar. Aber was beeinflusst die Wolkenbildung und in welcher Form? Wann lassen sie mehr Sonnenstrahlung auf die Erde durch, wann weniger?

Mit diesen Fragen zur Wolkenphysik beschäftigt sich Professor Andreas Macke vom Leibniz-Institut für Meereswissenschaften innerhalb des Exzellenzclusters "Ozean der Zukunft". »Wolken haben eine wichtige Rolle im Klimageschehen«, erklärt der Physiker und Klimaforscher. Schwierig sei es jedoch, ihren Einfluss in Klimamodellen zu berücksichtigen, da er nicht konstant sei. Wolkentyp und Dichte der Bewölkung ändern sich ständig. Deshalb scheint die Sonne mal stärker, mal schwächer durch die Wolken.

Mit detaillierten Messungen versuchen Macke und sein Team den Zusammenhang zwischen Bewölkung in der Atmosphäre sowie Wärme- und Sonnenenergie auf der Erdoberfläche zu verstehen. Mitarbeiter der Forschungseinheit "Maritime Meteorologie" fahren mit dem Forschungsschiff "Polarstern" zwischen Bremerhaven und Südamerika oder Südafrika. Eine auf dem Schiff installierte Fischaugenkamera nimmt alle 15 Sekunden ein Vollhimmelsbild auf. Daneben messen weitere Geräte Temperatur, Licht, Wärmestrahlung sowie jede Sekunde Flüssigwasser und Wasserdampf in der Atmosphäre bis in zehn Kilometer Höhe. Macke: »Das ist eine riesige Datenmenge, die wir bekommen. Wir können damit jedem Zeitpunkt, an dem wir die Sonnenstrahlung messen, das exakte Wolkenbild zuordnen. Durch die Schiffsmessungen können wir auch die Verteilung der Wolken durch alle Klimazonen studieren.« Ein Ziel der Forschungsarbeiten ist, die Wolken und ihre Bedeutung für die Sonneneinstrahlung auf der Erde besser als bisher in Klimamodellen zu berücksichtigen. Dadurch soll die Verlässlichkeit der Modellrechnungen verbessert werden.

Dabei gibt es mitunter auch überraschende Ergebnisse: Bei Messungen auf Sylt haben die Professoren Andreas Macke und Carsten Stick vom Institut für Medizinische Klimatologie festgestellt, dass Wolken am Himmel die Sonneneinstrahlung mehr verstärken können, als dies bislang bekannt war. Ihr Fazit: Die Gefahr einen Sonnenbrand zu bekommen, kann bei bewölktem Himmel größer sein als bei strahlend blauem Himmel. »Allerdings dürfen die Wolken nicht vor der Sonne stehen.« Vor allem die eher geschlossen wirkenden Schichtkumuluswolken (Stratocumulus) verstärken die Sonnenstrahlung. Sie wirken wie Zusatzscheinwerfer, die das Licht stärker zum Boden streuen als der blaue Himmel.

In aktuellen Forschungsarbeiten geht der Klimaforscher den Schwankungen der Sonnenstrahlung im Tagesverlauf nach. Durch Wolken und Wellen schwankt das Lichtangebot unter Wasser. Wie sich das Wachstum von Phytoplankton auf diese Schwankungen verhält, ob die Photosynthese verstärkt oder abgeschwächt wird im Vergleich zu gleichmäßiger Beleuchtung, wird hinterher im Labor untersucht.

Kerstin Nees

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