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Neues aus der Welt der Wissenschaft |
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Entstehung von Wolken an Nano-Teilchen beobachtet |
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| | | Wiener Physiker haben Nanopartikel im Labor erzeugt, an denen sie die Entstehung von Wolken studieren konnten. Gemeinsam mit ihren Kollegen aus Finnland und Estland konnten sie die Kondensation von Wasserdampf an Aerosolpartikeln in Größe weniger Nanometer sichtbar machen. |
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Die Forscher um Paul Wagner von der Aerosol-, Bio- und Umweltphysik der Universität Wien hoffen, durch ihre in "Science" veröffentlichte Arbeit die "Geburt" von Wolken besser verstehen zu können - und damit der Klimaforschung neues Detailwissen zum Kreislauf von Verdunstung, Bewölkung und Niederschlag liefern zu können.
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Die Studie "Heterogeneous Nucleation Experiments Bridging the Scale from Molecular Clusters to Nanoparticles" ist am 7. März 2008 in "Science" erschienen (Band 319, S. 1374-1377, DOI: 10.1126/science.1149034). |
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 Abstract |
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An Aerosolen kondensiert der Wasserdampf |
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Aerosolpartikel sind kleinste, feste bzw. flüssige Schwebeteilchen in der Luft. Weil sie für die Wolkenbildung verantwortlich sind, spielen sie beim Klimawandel eine wichtige Rolle. In einer mit Wasserdampf übersättigten Atmosphäre kondensiert der Wasserdampf an diesen Partikel, es bilden sich immer größere Tröpfchen und in der Folge Wolken und möglicherweise Regen.
Soweit war die "Geburt" von Wolken schon ganz gut verstanden. Allerdings erfolgt die Kondensation nur an ganz bestimmten Aerosolpartikeln, der genaue Mechanismus dieser "Zeugung" blieb bisher im Dunkeln.
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Nicht-benetzbare Teilchen
So befinden sich in der Atmosphäre Partikel mit nicht genügend netzbarer Oberfläche, etwa organische Partikel oder Rußteilchen. Auf diesen kann zwar kaum Wasserdampf kondensieren, sehr wohl aber organische Dämpfe, die in der Atmosphäre vorkommen und beispielsweise von Pflanzenblättern abgegeben werden. |
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Regelrechte "Ausbrüche" beobachtet |
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Ist die Übersättigung mit organischen Dämpfen genügend groß, kann es selbst ohne festen Kondensationskern zu einer spontanen Cluster-Bildung von Molekülen dieser organischen Dämpfe kommen, wobei diese Cluster nun wieder als Kondensationskern für Wasserdampf zur Verfügung stehen.
Wissenschafter haben regelrechte "Ausbrüche", sogenannte Bursts, bei der Entstehung von Aerosol-Partikeln in der Atmosphäre beobachtet, erklärte Wagner im Gespräch mit der APA.
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Expansionskammer konstruiert
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Die Wiener Physiker konnten erstmals in Modellexperimenten die Kondensation an Aerosolpartikeln im Nanobereich sichtbar machen. Sie haben dazu in jahrelanger Arbeit eine sogenannte Expansionskammer konstruiert, in der als Modell für die organischen Dämpfe eine mit Propanoldampf gesättigte Atmosphäre erzeugt wird.
Dann werden Aerosolpartikel in Nanometergröße eingebracht und durch Expansion eine Dampf-Übersättigung erzeugt. Mit Hilfe eines Lasers können jene Teilchen sichtbar gemacht werden, an denen sich Tröpfchen bilden und die in der Folge zu Wolken-Kondensationskernen heranwachsen.
Im Bild oben: Der Physiker Paul Wagner vor der Expansionskammer.
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Zwischen vier und 0,9 Nanometer |
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Eine wesentliche Ausgangsgröße für die Bildung von Aerosolteilchen, und damit quasi der Zeugungsvorgang von Wolken, liegt zwischen vier und 0,9 Nanometer - womit die Wissenschafter bis zur Größenordnung von größeren Molekülen vorgestoßen sind.
Je genauer wir diesen ersten Zeugungsvorgang verstehen, desto präziser kann man die Modellrechnungen für die Klimaproblematik durchführen", verweist Wagner auf den großen Einfluss der Aerosolentstehung. Schließlich deute vieles darauf hin, dass Wolken einen deutlich dämpfenden Effekt auf die globale Klimaerwärmung haben.
[science.ORF.at/APA, 6.03.08]
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01.01.2010 |
