Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Laser hellt Schleierwolken auf

04.06.2013
Intensive Laserlichtpulse erhöhen die Helligkeit von hochliegenden Schleierwolken.

Dies haben Wissenschaftler des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) gemeinsam mit Kollegen aus Berlin und Genf festgestellt. Die Klimaforscher untersuchten die Wechselwirkungen von Laserlicht und Wolkenbildung. Dabei nutzten sie auch die weltweit einzigartige Aerosol- und Wolkenkammer AIDA am KIT-Campus Nord. Die Ergebnisse ihrer Arbeiten veröffentlichten die Forscher nun in der renommierten Fachzeitschrift PNAS.

Lassen sich Wolkenbildung, Niederschläge oder Gewitter durch Bestrahlen mit Laserlicht beeinflussen? Dieser Frage gingen Forscher des Instituts für Meteorologie und Klimaforschung – Atmosphärische Aerosolforschung (IMK-AAF) des KIT sowie der Freien Universität Berlin und der Universität Genf nach. Ziel der von Professor Thomas Leisner, Leiter des IMK-AAF, geleiteten Untersuchungen war herauszufinden, ob und inwiefern Laserlicht und das damit verbundene Plasma sich auf Wolken auswirken.

Die Wissenschaftler nutzten für ihre Untersuchungen die Anlage AIDA (Aerosol-Interaktionen und -Dynamik in der Atmosphäre) am KIT-Campus Nord sowie das in Genf und Berlin entwickelte „Teramobile“, ein mobiles Laserlabor. AIDA bietet weltweit einzigartige Möglichkeiten, Aerosol- und Wolkenprozesse unter atmosphärischen Bedingungen zu untersuchen. In der Anlage lassen sich alle in der unteren und mittleren Atmosphäre vorkommenden Temperatur- und Druckverhältnisse simulieren.

Das Teramobile erzeugt hochintensive Laserlichtpulse. Diese breiten sich, anders als gewöhnliches Laserlicht, auf besondere Weise in der Atmosphäre aus. „Aufgrund nichtlinearer optischer Effekte erzeugen die Laserpulse gleichsam ihren eigenen Lichtleiter und bleiben so über lange Strecken scharf fokussiert, auch wenn Schwebeteilchen und atmosphärische Trübungen sie eigentlich zerstreuen müssten“, erklärt Professor Thomas Leisner. Entlang des Laserstrahls wird die Luft ionisiert, und es entsteht ein Strom leitender Plasmakanal.

In typischen Wetterwolken, in denen Eiskristalle und unterkühlte Wassertropfen nebeneinander bestehen, ließen sich keine Effekte der Plasmakanäle auf Eisbildungs- oder Niederschlagsprozesse nachweisen. In hochliegenden Schleierwolken, die vor allem aus Eiskristallen bestehen, entdeckten die Forscher jedoch eine überraschend starke Reaktion auf die Laserbestrahlung: Wie die Wissenschaftler in der Zeitschrift PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America) darlegen, erhöhen die Laserpulse innerhalb von wenigen Minuten die Zahl der Eispartikel bis um den Faktor 100. Damit nimmt die optische Dichte der Schleierwolken bis um drei Größenordnungen zu – sie erscheinen deutlich heller. „Die Wirkung auf eine typische dünne Bedeckung aus Schleierwolken kann man sich wie vom Laser geschriebene Kondensstreifen vorstellen“, erläutert Leisner.

Eine Anwendung dieses Effekts in der Atmosphäre sieht Professor Leisner derzeit allerdings nur bei der wissenschaftlichen Erforschung der Wolken. „Bis eine Wolkenbeeinflussung vom Boden aus möglich ist, muss die Lasertechnik noch deutliche Fortschritte machen“, erklärt der KIT-Klimaforscher.

Thomas Leisner, Denis Duft, Ottmar Möhler, Harald Saathoff, Martin Schnaiter, Stefano Henin, Kamil Stelmaszczyk, Massimo Petrarca, Raphaëlle Delagrange, Zuoqiang Hao, Johannes Lüder, Yannick Petit, Philipp Rohwetter, Jérôme Kasparian, Jean-Pierre Wolf, and Ludger Wöste: Laser-induced plasma-cloud interaction and ice multiplication under cirrus cloud conditions. In: PNAS, http://www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1222190110
Das KIT-Zentrum Klima und Umwelt entwickelt Strategien und Technologien zur Sicherung der natürlichen Lebensgrundlagen: Dafür erarbeiten 660 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter aus 32 Instituten Grundlagen- und Anwendungswissen zum Klima- und Umweltwandel. Dabei geht es nicht nur um die Beseitigung der Ursachen von Umweltproblemen, sondern zunehmend um die Anpassung an veränderte Verhältnisse.

Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist eine Körperschaft des öffentlichen Rechts nach den Gesetzen des Landes Baden-Württemberg. Es nimmt sowohl die Mission einer Universität als auch die Mission eines nationalen Forschungszentrums in der Helmholtz-Gemeinschaft wahr. Thematische Schwerpunkte der Forschung sind Energie, natürliche und gebaute Umwelt sowie Gesellschaft und Technik, von fundamentalen Fragen bis zur Anwendung. Mit rund 9000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern, darunter knapp 6000 in Wissenschaft und Lehre, sowie 24 000 Studierenden ist das KIT eine der größten Forschungs- und Lehreinrichtungen Europas. Das KIT verfolgt seine Aufgaben im Wissensdreieck Forschung – Lehre – Innovation.

Weiterer Kontakt:
Margarete Lehné
Pressereferentin
Tel.: +49 721 608-48121
Fax: +49 721 608-43658
margarete.lehne@kit.edu

Monika Landgraf | idw
Weitere Informationen:
http://www.kit.edu
http://www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1222190110

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Kleinste Teilchen aus fernen Galaxien!
22.09.2017 | Bergische Universität Wuppertal

nachricht Tanzende Elektronen verlieren das Rennen
22.09.2017 | Universität Bielefeld

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: The pyrenoid is a carbon-fixing liquid droplet

Plants and algae use the enzyme Rubisco to fix carbon dioxide, removing it from the atmosphere and converting it into biomass. Algae have figured out a way to increase the efficiency of carbon fixation. They gather most of their Rubisco into a ball-shaped microcompartment called the pyrenoid, which they flood with a high local concentration of carbon dioxide. A team of scientists at Princeton University, the Carnegie Institution for Science, Stanford University and the Max Plank Institute of Biochemistry have unravelled the mysteries of how the pyrenoid is assembled. These insights can help to engineer crops that remove more carbon dioxide from the atmosphere while producing more food.

A warming planet

Im Focus: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zum Biomining ab Sonntag in Freiberg

22.09.2017 | Veranstaltungen

Die Erde und ihre Bestandteile im Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten

DFG bewilligt drei neue Forschergruppen und eine neue Klinische Forschergruppe

22.09.2017 | Förderungen Preise

Lebendiges Gewebe aus dem Drucker

22.09.2017 | Biowissenschaften Chemie