Leibniz-Institut für Troposphärenforschung Geheimnisvolle Wolken: Wie entstehen Schneekristalle?

Wissenschaftler stehen noch vor vielen Problemen, wenn sie Schneefall vorhersagen sollen. Rätselhaft ist etwa, wie Schneekristalle überhaupt entstehen. Forscher aus Leipzig und Zürich rücken deshalb in den Alpen den Wolken auf die Pelle.

von Dietrich Karl Mäurer

Detailaufnahme eines rot lackierten technischen Geräts, das auf einem Tosch in einem Zelt liegt. Es handelt sich um eine holografische Kamera. 3 min
Bildrechte: Dietrich Karl Mäurer, ARD

Wissenschaftler aus der Schweiz und Deutschland sind an dem Test beteiligt

MDR AKTUELL So 17.02.2019 01:26Uhr 03:08 min

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In knallroten Winterjacken steht eine Gruppe von Wissenschaftlern am Wolfgangpass vor den Toren von Davos, der höchstgelegenen Stadt Europas. Hier, mehr als 1.600 Meter über dem Meeresspiegel lassen die Forscher einen mit Helium gefüllten Fesselballon in den Himmel steigen. Mit seiner Hilfe wollen sie den Wolken auf die Pelle rücken.

Der an einem Stahlseil hängende Ballon hat einen Durchmesser von acht Metern. Jan Henneberger vom Institut für Atmosphäre und Klima der technischen Hochschule ETH Zürich leitet das Experiment. "Der Ballon bringt uns vom Boden in die Wolke, wir können ihn bis zu 900 Meter aufsteigen lassen."

Warum enthalten Wolken so viele Eiskristalle?

Um die Wolken mikrophysikalisch zu untersuchen, sind an dem Ballon verschiedene Messinstrumente befestigt. "Das Hauptinstrument ist eine holographische Kamera, mit der man Bilder von Eiskristallen und Wassertropfen in Wolken aufnehmen kann", erklärt Henneberger.

Ein Mann mit roter Jacke und schwarzer Mütze und vor dem etwa Manngroßen weißen Wetterballon
Wolkenforscher Jan Henneberger von der ETH Zürich. Bildrechte: ARD/Dietrich Karl Mäurer

Die dreidimensionalen Aufnahmen sind extrem hochauflösend. Aus ihnen lässt sich schließen, wie die Eiskristalle entstanden sind. Denn das ist nicht in jedem Fall klar, sagt Physiker Jan Henneberger. "Ein großes Mysterium ist eigentlich, warum es so viele Eiskristalle gibt. Zur Geburt braucht jedes Eiskristall ein Schwebeteilchen. Aber warum messen wir dann mehr Eiskristalle als Schwebeteilchen?"

Aufgewirbelter Schnee oder zusammenstoßende Eiskristalle?

Woher also kommen diese Eiskristalle? Das ist eine der zentralen Fragen des Versuchs.

Eine These ist, dass aufgewirbelter Schnee die Wolken beeinflusst, dass so mehr Eiskristalle in die Wolken kommen. Eine andere These ist: Es gibt Prozesse, die aus einem Eiskristall mehrere Eiskristalle machen, beispielsweise wenn zwei Eiskristalle kollidieren und dann in Bruchstücke zerplatzen.

Jan Henneberger, Institut für Atmosphäre und Klima der technischen Hochschule ETH Zürich

Leipziger Tropos-Forscher helfen mit Laser

Der Ballon ist nur ein Teil eines größeren Messexperiments. Die Wolken werden auch vom Boden aus untersucht. Dafür ist unter anderem ein Forscherteam aus Deutschland zuständig.

Ein Mann mit Winterjacke vor einem Forschungscontainer mit der Aufschrift TROPOS
Wissenschaftler Ronny Engelmann vom TROPOS Institut in Leipzig. Bildrechte: Dietrich Karl Mäurer, ARD

Ronny Engelmann vom Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (Tropos) Leipzig nutzt dabei eine dem Radar verwandte Methode namens Lidar. "Mit dem Lidar kann man mit einem Laserstrahl in die Wolken leuchten und guckt sich das Licht an, das wieder zurückkommt", erklärt er. "Anhand dieser Informationen kann man darüber Aussagen machen, ob die Wolke aus Wassertröpfchen oder Eiskristallen besteht und wie viele das jeweils sind. Das verknüpfen wir mit Radarmessung. So kann man die Mikrophysik der Wolke bestimmen."

Lawinenvorhersage und Klimaforschung

Mit Hilfe des Versuchs wollen die Forscher nicht nur lernen, wie die Kristalle entstehen, sondern auch wann es wie stark schneit und wie sich der Schnee am Boden verteilt. Michael Lehning vom ebenfalls beteiligten Institut für Schnee- und Lawinenforschung Davos erklärt, warum diese Fragen nicht nur für eine bessere Wettervorhersage wichtig sind, sondern darüber hinaus Bedeutung haben.

Ein Forscher im Winter der Schweizer Alpen.
Schneeforscher Michael Lehning vom SLF Davos. Bildrechte: Dietrich Karl Mäurer, ARD

"Wenn wir die Schneeverteilung am Boden verstehen, können wir gute Lawinenvorhersagen machen. Solche Informationen brauchen auch Hydrologen, die eine Abflussmodellierung machen. Auch Klima- oder Gletscherforschung nutzt das. Die Schneeverteilung am Boden ist auch entscheidend darüber, wie viel Neueis auf den Gletschern entsteht und wie viel altes Eis abschmelzen kann."

Zwei Monate lang wollen die Wissenschaftler Daten sammeln und diese anschließend analysieren. Die Forscher hoffen auf Erkenntnisse, mit denen Prozesse auch in anderen Regionen besser verstanden werden können, etwa den Polargebieten.

Dieses Thema im Programm: MDR AKTUELL Radio | 17. Februar 2019 | 03:05 Uhr

Zuletzt aktualisiert: 14. Februar 2019, 16:17 Uhr