Eis am Stiel im Mikroformat: Forscher haben eine sehr ungewöhnliche Form von Eiskristallen in einer Wolke entdeckt. Sie bestehen aus winzigen kugeligen „Köpfen“ mit einem dünnen Stiel. Bisher wurden diese „Eislollis“ erst in zwei Wolken gesichtet, doch die Wissenschaftler vermuten, dass sie durchaus häufig sein könnten – sie sind bisher nur noch niemandem aufgefallen. Gebildet werden diese „Eislollis“ wahrscheinlich durch Kollisionen von Eisnadeln mit noch flüssigen Wassertropfen.
Zieht ein Tiefdruckgebiet heran, reißt es oft warm-feuchte Luft in große Höhen. Dabei gefriert der Wasserdampf und aus den feinen Tröpfchen bilden sich winzige Eiskristalle. Gefördert wird dies durch Schwebteilchen wie Pollen, Staub oder Mikropartikeln aus Meeresgischt in der Luft, die als Keime für die Kristallisation dienen. Meist entstehen dabei plättchenförmige oder kompakt rundliche Eiskristalle, die wir dann als Cirruswolke sehen können.
Eiskristalle in Lolli-Form
Umso erstaunter waren Stavros Keppas von der University of Manchester und seine Kollegen über eine Eiswolke mit Kristallen der eher ungewöhnlichen Art: Statt der geometrisch einfachen Kristallformen schwebten in dieser Wolke seltsam zusammengesetzt Eisteilchen umher. Die rund einen Millimeter kleinen Kristalle glichen einem Lolli: Ein kugelförmiger Kopf mit einer Art Eisflaum darauf sitzt auf einem dünneren Stiel aus Eis.
Entdeckt haben die Forscher diese ungewöhnlichen „Eislollis“, als sie mit einem Messflugzeug durch eine von Westen über Großbritannien hereinziehende Tiefdruckfront flogen. Dabei analysierten sie die Wolkenzusammensetzung mit speziellen Messgeräten. In ein bis zwei Kilometern Höhe stießen sie mehrfach auf die seltsamen Eiskristalle, während weiter oben, in rund vier Kilometer Höhe, die normalen Eisplättchen vorherrschten.
Kollision von Eisnadel und Wassertropfen
Doch wie entstehen diese merkwürdigen Eislollis? Die Forscher vermuten, dass das Zusammentreffen von warmfeuchter und kalter Luft dafür eine Rolle spielt. „Die Eislollis sind das Resultat einer Kollision zwischen einem Eissplitter und einem flüssigen Wassertropfen“, erklärt Keppas. Wegen der niedrigen Temperaturen in der Wolke gefriert bei diesem Kontakt der Wassertropfen sofort – und bildet den Kopf des „Lollis“. Der Eissplitter bleibt als Stiel erhalten.
Möglich wird diese Kollision immer dann, wenn in der Tieffront warme, feuchte Luft schräg nach oben steigt. Sie bringt Wassertröpfchen in kältere Atmosphärenbereiche, in denen bereits nadel- und säulenförmige Eiskristalle vorhanden sind. Wenn dann die Temperaturen und sonstigen Bedingungen passen, entstehen die Eislollis. Ihren häufig vorhandenen Flaum auf dem „Kopf“ bekommen sie, weil weiterer Wasserdampf auskristallisiert und eine Art Raureif bildet.
Häufiger als bisher gedacht?
Bisher haben die Wissenschaftler erst zweimal solche Wolken mit Eislollis entdeckt, im Januar 2009 und im September 2016. Doch sie vermuten, dass diese ungewöhnliche Form der Eiskristalle durchaus häufig vorkommen könnte. „Wir benötigen noch weitere Messungen in Wolken dieser Region, um zu wissen, ob dies tatsächlich ein weitverbreitetes Phänomen ist“, sagt Keppas.
Wer allerdings hofft, die Eislollis auch einmal auf der Erde zu beobachten, der hat eher schlechte Karten. Denn in den meisten Fällen schmelzen die Eiskristalle, sobald sie in tiefere Luftschichten absinken. Und selbst wenn es im Winter kalt genug ist, sorgen mikrophysikalischen Prozesse in der Wolke dafür, dass die Kristalle nachträglich umgeformt werden. Das „Eis am Stiel“ im Mikroformat bleibt damit vorerst weiter in den hohen Eiswolken verborgen. (Geophysical Research Letters, 2017; doi: 10.1002/2017GL073441)
(University of Manchester, 21.06.2017 – NPO)
