In den Wolken geht's rund - wissenschaft.de
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Astronomie+Physik Erde+Klima

In den Wolken geht's rund

Wirbel und Turbulenzen in Wolken beeinflussen die Bildung von Regentropfen sehr viel stärker als bislang angenommen. Das haben britische Forscher bei der Entwicklung eines neuen Wettermodells nachgewiesen. Die Luftverwirbelungen beschleunigen nämlich die winzigen Wassertröpfchen in den Wolken, so dass diese häufiger mit anderen Tröpfchen kollidieren. Die Folge: Es bilden sich sehr viel schneller als vermutet größere Tropfen, die schließlich als Regen zur Erde fallen. Das neue Modell könnte helfen, die Vorhersage von Regenfällen zu verbessern.

Ein Regentropfen entsteht in drei Phasen. Zuerst kondensiert Wasserdampf rund um ein winziges Staubkörnchen und bildet ein Tröpfchen, dessen Durchmesser meist kleiner als zwei hundertstel Millimeter ist. In der zweiten Phase wächst dieses Tröpfchen rapide auf etwa die vierfache Größe an. In der dritten Phase beginnen diese Tropfen dann, nach unten zu fallen und vereinigen sich auf ihrem Weg mit weiteren kleinen Tröpfchen. Schließlich verlassen sie die Wolke und werden zu Regentropfen, die zur Erde fallen.

Besonders die zweite und die dritte Phase bereiten Wissenschaftlern Kopfschmerzen. Zwar gibt es Modelle, mit denen das Tröpfchenwachstum simuliert werden kann. Diese liefern jedoch häufig Ergebnisse, die nicht mit den tatsächlich gemessenen Werten übereinstimmen. So dürften die Tropfen nach den Simulationen beispielsweise nicht so viele unterschiedliche Größen haben wie sie in echten Wolken beobachtet wurden.

Einem Grund für diese Abweichungen sind Sat Ghosh und seine Kollegen nun auf die Spur gekommen: In den bislang verwendeten Modellen wird angenommen, dass die Tröpfchen sich innerhalb der Wolken durch ruhige, unbewegte Luft bewegen. In Wolken gibt es jedoch sehr viele kleine und größere Wirbel, welche die Tropfen wie eine Zentrifuge auf ihrem Weg beschleunigen. Mit der höheren Geschwindigkeit steigt auch die Kollisionswahrscheinlichkeit mit anderen Tröpfchen ? und damit auch die Wachstumsgeschwindigkeit und die Regenwahrscheinlichkeit.

Wurden diese Wirbel bei der Wolkensimulation mit berücksichtigt, ergab sich eine viel bessere Übereinstimmung mit den tatsächlichen Gegebenheiten, erklären die Forscher. Für eine bessere Wettervorhersage müssen jedoch noch weitere Faktoren in das Modell integriert werden, beispielsweise die Wechselwirkung von Wassertröpfchen mit Eiskristallen und anderen festen Partikeln.

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Sat Ghosh (University of Leeds, Leeds) et al.: Proceedings of the Royal Society A (Online-Vorabveröffentlichung vom 10. August)

ddp/wissenschaft.de ? Ilka Lehnen-Beyel
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