Wolke im Teilchenbeschleuniger

Die Wolkenbildung ist nach wie vor einer der größten Unsicherheitsfaktoren bei der Vorhersage des Klimawandels. Ein neues Projekt untersucht nun den Einfluss eines bisher nahezu unerforschten Faktors der Wolkenbildung, der kosmischen Höhenstrahlung. Das Besondere: Das Klimaexperiment findet an einem Teilchenbeschleuniger statt.

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Hochenergetische kosmische Strahlung besteht im Wesentlichen aus Protonen und Alpha-Teilchen, die bei Supernova- Explosionen ins All geschleudert werden. Wenn sie die Erdatmosphäre durchqueren, lösen sie gewissermaßen im Vorbeifliegen Elektronen aus den atmosphärischen Gasen, so dass sie eine Spur geladener Moleküle hinterlassen. Diese Ionen sind möglicherweise ideale Kondensationskeime für die Bildung von neuen Aerosolpartikeln in der Atmosphäre. Ohne die Aerosolpartikel als Kondensationskeime könnten sich die Wassertröpfchen nicht bilden, aus denen Wolken bestehen.

Wie diese Prozesse sich im Einzelnen abspielen und inwiefern sie das Klima beeinflussen könnten, soll jetzt ein von der europäischen Union gefördertes Doktoranden-Netzwerk im Rahmen von „CLOUD-ITN“ klären. „Es ist das erste Klima-Experiment, das an einem Teilchenbeschleuniger ausgeführt wird“, erklärt Koordinator Professor Joachim Curtius vom Institut für Atmosphäre und Umwelt der Goethe-

Universität. Das am Europäischen Zentrum für Kernforschung CERN angesiedelte Experiment erhält in den kommenden vier Jahren eine Fördersumme von 2,3 Millionen Euro.

Teilchenstrahl simuliert Höhenstrahlung

Um die Details dieses Prozesses in Abhängigkeit von der Höhe und der Zusammensetzung 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 Schwefeldioxid“, erklärt Joachim Curtius, „Ein Teil des Schwefels gelangt aber auch durch Vulkane oder aus den Meeren in die Atmosphäre“. Die kosmische Höhenstrahlung simuliert ein Teilchenstrahl aus dem Teilchenbeschleuniger des Proton- Synchrotron-Beschleunigers am CERN bei Genf. „Damit kommen wir der galaktischen kosmischen Höhenstrahlung sehr nahe“, sagt Curtius, „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 Institut, die Universitäten in Helsinki, Leeds, Reading und Wien sowie das Institut für Troposphärenforschung aus Leipzig und die Firma Ionicon Analytik aus Innsbruck beteiligt.

(Universität Frankfurt am Main, 27.08.2008 – NPO)