Wissenschaftlicher Durchbruch für die Klimaforschung

Paul Wagner, Professor für Physik der Universität Wien, und seinem Team ist es erstmals gelungen, die Kondensation an Aerosolpartikeln im Nanobereich sichtbar zu machen. Damit liefert er der Klimaforschung neue Erkenntnisse zur Entstehung von Wolken. Die Ergebnisse dieses wissenschaftlichen Durchbruchs sind seit Freitag, 7. März 2008, im Fachmagazin „Science“ veröffentlicht.

Aerosolpartikel – ein Gemisch aus festen und/oder flüssigen Schwebeteilchen und Luft – spielen beim Klimawandel eine wichtige Rolle. Da sie für die Wolkenbildung verantwortlich sind, würde es ohne sie keine Wolken und damit keinen Wasserkreislauf geben. Ist die Atmosphäre mit Wasserdampf übersättigt, kondensiert dieser Wasserdampf an Aerosolpartikeln, bildet Tröpfchen und in der Folge Wolken. Die Kondensation von Wasserdampf findet jedoch nur an ganz bestimmten Aerosolpartikeln statt.

Dem Aerosolphysiker Physiker Paul Wagner und seinem Team ist nun insofern ein Durchbruch gelungen, als dass sie erstmals in Modellexperimenten die Kondensation an Aerosolpartikeln im Nanobereich sichtbar machen konnten. „Im Bereich von einem Nanometer bestehen die Aerosolpartikel aus Molekül-Clustern“, so Paul Wagner: „Da wir die Partikel in ihren einzelnen Bestandteilen sehen, können wir nun beobachten, wie Wolkenkondensationskerne entstehen.“ Das Forschungsteam kann also entschlüsseln, welche Kriterien Aerosolpartikel zu erfüllen haben, damit sich Wolken bilden.

Der Modellversuch in der Expansionskammer im Detail

In der Expansionskammer wird zuerst eine mit einem organischen Dampf gesättigte Atmosphäre erzeugt, dann werden Nanopartikel, also Aerosolpartikel in Nanometergröße, eingebracht. Innerhalb von wenigen Millisekunden wird durch Expansion Dampfübersättigung erzeugt. Mit Hilfe eines Lasers werden nun jene Teilchen sichtbar, an denen sich Tröpfchen bilden und in der Folge Wolkenkondensationskerne heranwachsen. „Dieser Vorgang mag recht simpel klingen, dahinter steckt aber unglaublich viel Arbeit. Allein die Entwicklung der Expansionskammer dauerte Jahre“, so Wagner.

Die Experimente in der Kammer lieferten die Grundlage für den Artikel in „Science“, da dadurch belegt werden konnte, dass sich Dampfmoleküle schon an Partikel im unteren Nanobereich anlagern und diese als Wolkenkondensationskerne aktivieren. Wagner dazu: „Die Bildung von Kondensationskernen haben wir bei unterschiedlichen Sättigungsgraden dokumentiert. Diese Daten werden KlimaforscherInnen helfen, die Wolkenbildung besser zu verstehen.“

Zusammenarbeit mit Finnland und Estland

An der „Science“-Publikation sind insgesamt neun ExpertInnen der Aerosolforschung aus Österreich, Finnland und Estland beteiligt. “ Die Veröffentlichung in 'Science' ist ein Höhepunkt unserer langjährigen, intensiven Zusammenarbeit“, erklärt Paul Wagner, Projektleiter des Teams der Universität Wien. Wagner arbeitet schon seit über 20 Jahren mit dem finnischen Aerosolexperten Markku Kulmala zusammen.“ Der Schwerpunkt der Forschungen an der Universität Wien lag im experimentellen Bereich. „Alle Versuche wurden an der Universität Wien durchgeführt“, so Wagner: „Dafür haben wir eine hier entwickelte Expansionskammer und eine neue Generation von Aerosolklassifikatoren eingesetzt.“

Kontakt
Ao. Univ.-Prof. Dr. Dr. h.c. Paul Wagner
Stv. Gruppensprecher der Aerosol-, Bio- und Umweltphysik
Universität Wien
1090 Wien, Boltzmanngasse 5
T +43-1-4277-511 74
M +43-664-602 77-511 74
paul.wagner@univie.ac.at
Rückfragehinweis:
Mag. Veronika Schallhart
Öffentlichkeitsarbeit
Universität Wien
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T +43-1-4277-175 30
M +43-664-602 77-175 30
veronika.schallhart@univie.ac.at