Weltweit einzigartiger Windkanal hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung – kurz TROPOS – ist eine welt­weit einzig­artige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Ein­flüsse von Turbu­lenzen auf Wolken­prozesse unter präzise ein­stell­baren Versuchs­bedin­gungen unter­sucht werden können. Der neue Wind­kanal ist Teil des Leip­ziger Wolken­labors, in dem seit 2006 Wolken­prozesse simu­liert werden. Unter Labor­bedin­gungen wurden unter anderem das Entstehen und Gefrieren von Wolken nach­ge­stellt. Wie stark Luft­ver­wirbe­lungen diese Prozesse beein­flussen, konnte bisher noch nicht unter­sucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergän­zende Anlage für rund eine Million Euro. Die von dieser Anlage zu erwar­teten neuen Erkennt­nisse sind wichtig für das Ver­ständ­nis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Nieder­schlag und die Hellig­keit und Lebens­dauer von Wolken.

Die neue Anlage erstreckt sich über vier Etagen und besteht aus umfang­reicher Technik zur Bereit­stellung von Bedin­gungen, unter denen turbu­lente Wolken erzeugt, vermessen und per Laser sicht­bar gemacht werden können. Mit diesem neu errich­teten Wind­kanal, dem „Leip­zig Aero­sol and Cloud Inter­action Simu­lator - Turbu­lence“, kurz LACIS-T, werden zukünftig Wolken­prozesse, wie die Akti­vierung von Aerosol­parti­keln zu Wolken­tropfen und das Gefrieren von Wolken­tropfen, unter wohl­defi­nierten thermo­dyna­mischen und turbu­lenten Strömungs­bedin­gungen erforscht.

„Mit der neuen Anlage wird es jetzt möglich, wichtige Einfluss­größen wie Tempe­ratur, rela­tive Feuchte, Luft­geschwin­dig­keit und Turbu­lenz­grad der Strömung so genau wie nie im Labor einzu­stellen. Das ist wichtig, da in vielen Wolken mikro­physi­ka­lische Prozesse unter sich zeit­lich schnell verän­dernden, turbu­lenten Bedin­gungen statt­finden und daraus bisher nicht verstan­dene und quanti­fizier­bare Wechsel­wirkungen resul­tieren. Diese Grund­lagen­forschung ist unab­ding­bar, um die Bildung von Nieder­schlägen in Wolken und die immer noch un­sichere Rolle von Wolken im globalen Klima­wandel besser zu ver­stehen“, erklärt Frank Strat­mann, Leiter der Abtei­lung Experi­men­telle Aero­sol- und Wolken­mikro­physik am TROPOS.

Am Vorgänger des neuen Windkanals, dem „Leipzig Aerosol Cloud Inter­action Simu­lator“ LACIS, werden die Wechsel­wirkungen zwischen Aerosol­partikeln und Wolken­tropfen bisher unter lami­naren Strömungs­bedin­gungen unter­sucht. Die dabei gebil­deten künst­lichen Wolken haben einen Durch­messer von zwei Milli­metern und eine Länge von etwa sieben Metern. Mit­hilfe des Simu­lators konnten bisher neue Erkennt­nisse sowohl zur Entste­hung als auch zum Gefrieren von Wolken gewonnen werden. Dazu gehören weg­wei­sende Ergeb­nisse zum hem­menden Ein­fluss orga­nischer Sub­stanzen auf die Bildung von Wolken­tropfen und zur för­dernden Wirkung biolo­gischer Makro­moleküle auf das Gefrieren von Wolken­tropfen.

Bisher beschränkten sich die Untersuchungen des TROPOS zu den Wechsel­wirkungen zwischen Mikro­physik und Turbu­lenz auf Feld­messungen. Solche Messungen sind zwar sehr wichtig, sie müssen aller­dings von Labor­unter­suchungen unter möglichst defi­nierten und wieder­hol­baren Bedin­gungen begleitet werden. „Mit der Mess­platt­form ACTOS, die per Hub­schrauber in-situ-Messungen in realen Wolken erlaubt, und dem neuen Wind­kanal LACIS-T, der die Simu­lation dieser Prozesse im Labor ermög­licht, stehen dem TROPOS nun zwei welt­weit einzig­artige Infra­struk­turen zur Unter­suchung von turbu­lenten Wolken­prozessen in Feld und Labor zur Ver­fügung“, betont Andreas Macke, Direktor des TROPOS.

TROPOS / RK