Amerikanische Wissenschaftler haben herausgefunden, dass Wassertropfen in der Atmosphäre von außen nach innen gefrieren und nicht umgekehrt, wie bisher angenommen wurde. Diese Entdeckung legt nahe, dass aktuelle Wettervorsagen Niederschlagsmengen überschätzen und könnte somit die Verlässlichkeit zukünftiger Vorhersagen erhöhen, berichtet der Online-Nachrichtendienst der Nasa.
Die Forscher um Azadeh Tabazadehdes vom Nasa Ames Forschungszentrum in Silicon Valley in Kalifornien haben die mehr als 60 Jahre alte These, dass unterkühlte Wassertropfen in der Atmosphäre von innen nach außen gefrieren, wiederlegt. In den höheren Schichten der Atmosphäre sind oft große Mengen von unterkühlten, flüssigen Wassertropfen bei Temperaturen bis zu ?40 Grad Celsius vorhanden. Diese Tropfen schlagen sich oft an kleinen Staubpartikeln in der Atmosphäre, so genannten Aerosolen, nieder und gefrieren dort zu Eiskristallen aus.
Die Entdeckung der Forscher hat unter Umständen große Auswirkungen auf die Vorhersage von globalen Niederschlagsmengen. Wenn Wassertropfen nämlich von außen nach innen gefrieren, so sollte die Effizienz des Gefriervorgangs für kleine Wassertropfen mit einem großen Oberfläche-zu-Volumen Verhältnis größer sein als bisher angenommen. Da die Zahl von kleinen Staubpartikeln und somit die Zahl von kleinen Wassertropfen in der Atmosphäre unter anderem aufgrund der Ausdünstungen von Industrieanlagen zunimmt, wird nach der neuen Theorie der Forscher in der Atmosphäre mehr Wasser in Eis umgewandelt als bisher angenommen. Die globale Niederschlagsmenge ist somit kleiner.
Die Forscher glauben, dass ihre Theorie die Verlässlichkeit zukünftiger Wettervorhersagen verbessern wird. Diese werden auf globalem Maßstab weniger Niederschläge vorhersagen, da mehr Wasser zu Eis gefriert. Zugleich könnte die Zahl von Blitzen zunehmen, da eine steigende Eiskonzentration in der Atmosphäre zu einer erhöhten Blitzwahrscheinlichkeit führt.
Das Nasa-Team gesteht allerdings ein, dass die Vorgänge in der Atmosphäre so kompliziert sind, das ihre Schlüsse bezüglich der globalen Niederschlagsmenge eventuell ungenau seien könnten. Zum einen hängt das Gefrieren von unterkühltem Wasser stark vom pH-Wert, dem Säuregehalt, der Wassertropfen ab. Zum anderen würden große Wassertropfen langsamer und nicht wie kleine Tropfen schneller gefrieren als bisher angenommen. Dies hängt damit zusammen, dass bei größeren Tropfen die Oberfläche (proportional zum Quadrat des Radius des Tropfens) im Verhältnis zum Volumen (proportional zur dritten Potenz des Radius des Tropfens) abnimmt.
Stefan Maier
