Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Blütenstaub lässt Wolken gefrieren

09.07.2012
Pollen haben nicht nur empfindliche Auswirkungen auf die Nasen von AllergikerInnen, sondern auch auf das Wetter und das Klima, fand ein Forschungsteam der TU Wien heraus.

Blütenpollen können für das Gefrieren von Wolken verantwortlich sein und damit einen wichtigen Einfluss auf das Klima ausüben. Bisher hatte man diesen Effekt für sehr gering gehalten, weil in großer Höhe kaum noch Pollen zu finden sind. Allerdings besitzen Pollen an ihrer Oberfläche viele verschiedene Makromoleküle. An der TU Wien konnte man nun zeigen, dass genau solche Moleküle beim Gefrieren von Wolken eine entscheidende Rolle spielen können.


Salweide-Pollen
TU Wien

Wasser bei eisigen Temperaturen

Eine Temperatur von weniger als 0 °C reicht nicht unbedingt aus, um Wasser gefrieren zu lassen. Ein Wassertröpfchen braucht außerdem einen sogenannten Nukleationskeim – eine mikroskopisch kleine Struktur, an der sich die Wassermoleküle orientieren können, um Eiskristalle zu bilden. Das Prinzip kann bei Schneekanonen genützt werden, bei denen dem versprühten Wasser Fragmente des Bakteriums Pseudomonas syringae als Nukleationskeime zugesetzt wird.

Wie gelangen Pollen in den Himmel?

Bei den Wassertropfen von Wolken in großer Höhe ist es genauso. „Organische Materialien spielen dabei eine große Rolle“, erklärt Professor Hinrich Grothe vom Institut für Materialchemie, „wir haben daher untersucht, wie sich Pilzsporen und Blütenpollen auf den Gefrierprozess auswirken.“ Pollen sind zwar nur einige Hundertstel eines Millimeters groß, trotzdem sind sie zu schwer um sich bis in große Höhen zu verteilen. In mehr als fünf Kilometer Höhe sind sie kaum noch zu finden. Man nahm daher lange Zeit an, dass sie für das Gefrieren der Wolken keine große Bedeutung haben, auch wenn sich manche von ihnen gut als Nukleationskeime eignen.

Makromoleküle starten den Gefrierprozess

Pollen haben eine komplizierte Oberflächentextur. Man könnte daher meinen, dass die Textur der Oberfläche etwas mit der Nukleation zu tun hat. „Wir haben nun aber gezeigt, dass das nicht stimmt“, berichtet Bernhard Pummer (Institut für Materialchemie, TU Wien). „Die Pollen haben an ihrer Oberfläche Makromoleküle, die sich leicht ablösen lassen. Verwendet man nur diese Makromoleküle und lässt den Pollenkörper weg, ist die Nukleationswirkung genauso groß, als würde man die vollständigen Pollen verwenden. Einige dieser Makromoleküle sind also für das Gefrieren der Wolkentröpfchen verantwortlich.“ Diese können mühelos bis in die obere Troposphäre in mehr als 10 km Höhe vordringen und dort Wolken zum Gefrieren bringen – der Pollenkörper wird dafür gar nicht benötigt. Für die Klimaforschung ist das ein wichtiger Punkt: Einerseits beeinflusst das Gefrieren von Wolken die Niederschlagsmenge, andererseits ändert sich dadurch auch die Reflektivität der Wolke – die sogenannte Albedo. Gefrorene Wolken reflektieren das Sonnenlicht besser ins All zurück, die Erde wird dadurch abgekühlt.

Künstliche Wolke im Ölbehälter

Der Doktorand Bernhard Pummer untersucht die Nukleationsprozesse im Labor: Statt Wassertropfen in der Luft untersuchte er Wassertröpfchen in Öl. Den Wassertröpfchen werden entweder Pollen oder deren Oberflächen-Makromoleküle zugesetzt, die Emulsion wird abgekühlt und die Gefriertemperatur gemessen. „Unterschiedliche Pollen lassen das Wasser bei unterschiedlicher Temperatur gefrieren – doch zwischen den Pollenkörpern und den körperlosen Oberflächenmolekülen gibt es keinen signifikanten Unterschied“, berichtet Pummer.

Dass bestimmte Pflanzen Pollen hervorbringen, die sehr effizient im Gefrierenlassen von Wassertropfen sind, findet Hinrich Grothe durchaus naheliegend: Die Eisschicht rund um die Pollen könnte eine Schutzfunktion ausüben und somit für die Pflanze nützlich sein. Die genaue chemische Struktur der vielen unterschiedlichen Moleküle ist bisher noch nicht genau geklärt. „Es dürften Polyzucker sein“, vermutet Grothe, doch hier gibt es noch viel zu forschen. Die Erkenntnisse der Wiener Materialchemie-Gruppe wurden in dem Fachjournal „Atmospheric Chemistry and Physics“ veröffentlicht und international mit großer Aufmerksamkeit aufgenommen. Gemeinsam mit KollegInnen aus ganz Europa hat Hinrich Grothe nun einen Übersichtsartikel zur Eisnukelation für die hochangesehene Zeitschrift „Reviews of Modern Physics“ verfasst.

Die Forschungsarbeit wird im Rahmen des TU-Förderprogrammes „Innovative Projekte“ durchgeführt. Beteiligt sind neben dem Institut für Materialchemie auch das Institut für Chemische Technologien und Analytik und die Einrichtung für Transmissions-Elektronenmikroskopie (USTEM).

Rückfragehinweise:

Prof. Hinrich Grothe
Institut für Materialchemie
Technische Universität Wien
Getreidemarkt 9, 1060 Wien
T: +43-1-58801-165122
grothe@tuwien.ac.at
Dr. Heidi Bauer
Institut für Chemische Technologien und Analytik
Technische Universität Wien
Getreidemarkt 9, 1060 Wien
T: +43-1-58801-15177
heidi.bauer@tuwien.ac.at
Prof. Johannes Bernardi
Serviceeinrichtung fur Transmissions-Elektronenmikroskopie (USTEM)
Technische Universität Wien
Wiedner Hauptstr. 8, 1040 Wien
T: +43-1-58801-45210
bernardi@ustem.tuwien.ac.at

Dr. Florian Aigner | Technische Universität Wien
Weitere Informationen:
http://www.tuwien.ac.at
http://www.tuwien.ac.at/dle/pr/aktuelles/downloads/2012/eis/
http://www.atmos-chem-phys.net/12/2541/2012/acp-12-2541-2012.pdf

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Bakterieller Untermieter macht Blattnahrung für Käfer verdaulich
17.11.2017 | Max-Planck-Institut für chemische Ökologie

nachricht Neues Werkzeug für gezielten Proteinabbau
17.11.2017 | Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Im Focus: «Kosmische Schlange» lässt die Struktur von fernen Galaxien erkennen

Die Entstehung von Sternen in fernen Galaxien ist noch weitgehend unerforscht. Astronomen der Universität Genf konnten nun erstmals ein sechs Milliarden Lichtjahre entferntes Sternensystem genauer beobachten – und damit frühere Simulationen der Universität Zürich stützen. Ein spezieller Effekt ermöglicht mehrfach reflektierte Bilder, die sich wie eine Schlange durch den Kosmos ziehen.

Heute wissen Astronomen ziemlich genau, wie sich Sterne in der jüngsten kosmischen Vergangenheit gebildet haben. Aber gelten diese Gesetzmässigkeiten auch für...

Im Focus: A “cosmic snake” reveals the structure of remote galaxies

The formation of stars in distant galaxies is still largely unexplored. For the first time, astron-omers at the University of Geneva have now been able to closely observe a star system six billion light-years away. In doing so, they are confirming earlier simulations made by the University of Zurich. One special effect is made possible by the multiple reflections of images that run through the cosmos like a snake.

Today, astronomers have a pretty accurate idea of how stars were formed in the recent cosmic past. But do these laws also apply to older galaxies? For around a...

Im Focus: Pflanzenvielfalt von Wäldern aus der Luft abbilden

Produktivität und Stabilität von Waldökosystemen hängen stark von der funktionalen Vielfalt der Pflanzengemeinschaften ab. UZH-Forschenden gelang es, die Pflanzenvielfalt von Wäldern durch Fernerkundung mit Flugzeugen in verschiedenen Massstäben zu messen und zu kartieren – von einzelnen Bäumen bis hin zu ganzen Artengemeinschaften. Die neue Methode ebnet den Weg, um zukünftig die globale Pflanzendiversität aus der Luft und aus dem All zu überwachen.

Ökologische Studien zeigen, dass die Pflanzenvielfalt zentral ist für das Funktionieren von Ökosys-temen. Wälder mit einer höheren funktionalen Vielfalt –...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungen

Roboter für ein gesundes Altern: „European Robotics Week 2017“ an der Frankfurt UAS

17.11.2017 | Veranstaltungen

Börse für Zukunftstechnologien – Leichtbautag Stade bringt Unternehmen branchenübergreifend zusammen

17.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungsnachrichten

IHP präsentiert sich auf der productronica 2017

17.11.2017 | Messenachrichten

Roboter schafft den Salto rückwärts

17.11.2017 | Innovative Produkte