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Die Wolke in der Kammer : hat die kosmische Höhenstrahlung einen Einfluss auf das Klima?

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K o m p a k t

F o r s c h u n g F r a n k f u r t 3 / 2 0 0 8 7

on (CBD) und der Klimarahmenkon- vention (UNFCCC).

Mit dieser Zielsetzung und sei- ner in dieser Form einzigartigen Interdisziplinarität (beteiligt sind Ökologie/Evolutionsforschung, Meeresbiologie, Geologie/Paläonto-

Die Wolke in der Kammer

Hat die kosmische Höhenstrahlung einen Einfl uss auf das Klima?

Jeder weiß, dass Wolken das Wet- ter und das Klima entscheidend beeinflussen, aber ändert sich ihr Einfluss auf das Klima im Laufe der Zeit?

Seit einigen Jahren gibt es Hin- weise, dass in der Vergangenheit Schwankungen der kosmischen Höhenstrahlung nahezu zeitgleich mit Änderungen der Temperatur und Niederschläge auf der Erde aufgetreten sind. Ursächlich ver- bunden sein könnten diese beiden Phänomene durch die Wolkenbil- dung, denn die kosmische Höhen- strahlung schafft in der Atmosphäre Ionen, die zu Schwebeteilchen (Ae- rosolpartikeln) anwachsen können.

Und diese Partikel, an denen sich dann der Wasserdampf anlagert, sind der Ausgangspunkt für die Wolkenbildung. Wie diese Prozesse sich im Einzelnen abspielen und inwiefern sie das Klima beeinfl us- sen könnten, soll jetzt ein von der Europäischen Union gefördertes Doktoranden-Netzwerk im Rahmen von »CLOUD-ITN« klären. »CLOUD ist das erste Klima-Experiment, das an einem Teilchenbeschleuniger ausgeführt wird«, erklärt Koordina- tor Prof. Dr. Joachim Curtius vom Institut für Atmosphäre und Umwelt der Goethe-Universität. Das am Europäischen Zentrum für Kernfor- schung CERN angesiedelte Experi- ment erhält in den kommenden vier Jahren eine Fördersumme von 2,3 Millionen Euro.

Hochenergetische galaktische kosmische Strahlung besteht im Wesentlichen aus Protonen und Alpha-Teilchen, die bei Supernova- Explosionen ins All geschleudert werden. Wenn sie die Erdatmosphä- re durchqueren, lösen sie gewisser- maßen im Vorbeifl iegen Elektronen aus den atmosphärischen Gasen, so dass sie eine Spur geladener Mole-

küle hinterlassen. Diese Ionen sind möglicherweise ideale Kondensati- onskeime für die Bildung von neuen Aerosolpartikeln in der Atmosphäre.

Ohne die Aerosolpartikel als Kon- densationskeime könnten sich die Wassertröpfchen nicht bilden, aus denen Wolken bestehen. Um die Details dieses Prozesses in Abhän- gigkeit von der Höhe und der Zu- sammensetzung der Atmosphäre zu verstehen, planen die Forscher im

»CLOUD-Experiment«, die Vorgänge im Labor zu simulieren.

Herzstück des Experiments ist eine Aerosol-Kammer, ein fast vier Meter hoher Zylinder mit einem Durchmesser von drei Metern, der mit Luft, Wasserdampf und variablen Anteilen gasförmiger Schwefelsäure gefüllt wird. »Mit der Schwefelsäure berücksichtigen wir den menschlichen Beitrag zur Luftverschmutzung durch Schwe- feldioxid«, erklärt Joachim Curtius,

»Ein Teil des Schwefels gelangt aber auch durch Vulkane oder aus den Meeren in die Atmosphäre.«

Die kosmische Höhenstrahlung si- muliert ein Teilchenstrahl aus dem Teilchenbeschleuniger des Proton- Synchrotron-Beschleunigers am CERN bei Genf. »Damit kommen wir der galaktischen kosmischen Hö- henstrahlung sehr nahe«, sagt Curti- us, »wir können ihre Intensität über einen Bereich von Erdbodenähe bis zu 15 Kilometer Höhe simulieren.«

An dem Projekt sind außer dem CERN noch das Paul Scherrer In- stitut, die Universitäten in Helsinki, Leeds, Reading und Wien sowie das Institut für Troposphärenfor- schung aus Leipzig und die Firma Ionicon Analytik aus Innsbruck beteiligt. Insgesamt werden in CLOUD-ITN acht Doktoranden und zwei Postdoktoranden gefördert. Der Frankfurter Beitrag besteht in der Messung der gasförmigen Schwefel- säure und in der Entwicklung einer Nachweismethode für Tröpfchen oder andere Schwebeteilchen, deren Durchmesser kleiner ist als drei Nanometer. Die kritische Größe für die Aerosolbildung in der At- mosphäre liegt nämlich bei ein bis zwei Nanometern. Bisher entzieht sich dieser Bereich aber der direk- ten Beobachtung.

Die Ergebnisse von »CLOUD-ITN«

sollen künftig in Klimamodelle ein- gespeist werden. Denn die Wolken- bildung stellt bisher einen der größ- ten Unsicherheitsfaktoren bei der Vorhersage des Klimawandels dar.

Die Grafi k zeigt den Experimentierbe reich des CLOUD-Experiments am CERN. Wie bei allen Beschleunigerexperimenten ist dieser wegen der Strahlung mit Wänden aus großen Betonblöcken umgeben. Das Kernstück ist die zylindrische Aerosol- kammer (blau) mit den rundherum an- geordneten verschiedenen Instrumenten zur Messung der Aerosolpartikel, Spu- rengase und Ionen. Links unten tritt der aufgeweitete Teilchenstrahl ein.

logie, Meteorologie, Bodenbiologie, Bioinformatik und Soziale Ökologie) besitzt das Zentrum europaweite Al- leinstellungsmerkmale. Für Frank- furt und die Goethe-Universität bedeutet es außerdem eine langfris- tige Stärkung der organismischen

Biologie. Die Zusammenarbeit mit weiteren Partnern aus Wirtschaft und Gesellschaft setzt zudem das klare Signal, dass die für unsere Zukunft so wichtige Klimafolgenfor- schung nicht nur im universitären Elfenbeinturm stattfi nden soll.

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