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Wolkenforschung Himmel im Labor – darum werden Wassertropfen im Windkanal getestet
Die Erkenntnisse, wie sich Wassertropfen im WIndkanal verhalten, ist interessant für die Vorhersage von Niederschlägen.
Bild: DPA
In einem windkanalähnlichen Versuchsaufbau wird an der Uni Mainz das Verhalten von Wolkenteilchen wie Wassertropfen, Graupel- oder Hagelkörnern unter dem Einfluss von unterschiedlicher Temperatur und Windgeschwindigkeit erforscht.
Bild: DPA
Miklos Szakall, Laborleiter Windkanallabor Uni Mainz, steht am Versuchsaufbau.
Bild: DPA
Die Mainzer Forscher beobachten, wie sich Wolkenteichen bilden und verhalten.
Bild: DPA
Prof. Stephan Borrmann, Professor für Experimentelle und Beobachtende Meteorologie an der Mainzer Johannes Gutenberg-Universität, will herausfinden, wie Tropfen Schadstoffe in der Luft an sich binden.
Bild: DPA
Die Erkenntnisse, wie sich Wassertropfen im WIndkanal verhalten, ist interessant für die Vorhersage von Niederschlägen.
Bild: DPA
In einem windkanalähnlichen Versuchsaufbau wird an der Uni Mainz das Verhalten von Wolkenteilchen wie Wassertropfen, Graupel- oder Hagelkörnern unter dem Einfluss von unterschiedlicher Temperatur und Windgeschwindigkeit erforscht.
Bild: DPA
Miklos Szakall, Laborleiter Windkanallabor Uni Mainz, steht am Versuchsaufbau.
Bild: DPA
Die Mainzer Forscher beobachten, wie sich Wolkenteichen bilden und verhalten.
Bild: DPA
Prof. Stephan Borrmann, Professor für Experimentelle und Beobachtende Meteorologie an der Mainzer Johannes Gutenberg-Universität, will herausfinden, wie Tropfen Schadstoffe in der Luft an sich binden.
Bild: DPA
Was am Himmel im Grossen passiert, stellen Wissenschaftler aus Deutschland im Kleinen nach. Sie erforschen in einem Windkanal das Verhalten von Wolkenteilchen wie Tropfen, Graupel oder Hagel.
Mit einem «Mikroskop in die Wolken» testen Forscher aus Deutschland das Verhalten von Tropfen und Schnee im Windkanal. Sie erhoffen sich davon bessere Modelle für die Vorhersage von Niederschlägen und Erkenntnisse darüber, wie Schadstoffe rund um den Globus verteilt werden.
Miklós Szakáll gibt einen Wassertropfen in die Glasröhre. Mit einem Handrad reguliert der Physiker die Geschwindigkeit von unten nach oben strömender Luft so, dass der Tropfen frei schwebt. In dem vertikalen Windkanal des Instituts für Physik der Atmosphäre der Johannes Gutenberg-Universität in Mainz wird erforscht, was physikalisch und chemisch in Wolken passiert.
«Es ist unser Mikroskop in die Wolken», sagt Stephan Borrmann, stellvertretender Leiter des Instituts in der Hauptstadt des deutschen Bundeslandes Rheinland-Pfalz. Tropfen, Schneeflocken oder Graupel- und Hagelkörner können die Mainzer für ihre Versuche in einer Kühlkammer herstellen. Interessant sind die Erkenntnisse beispielsweise für Niederschlagsvorhersagen.
«Solche Labordaten zu haben, ist immens wichtig», sagt Axel Seifert, Referatsleiter Physikalische Prozesse beim Deutschen Wetterdienst (DWD). Wenn man mit einem Forschungsflugzeug in eine Wolke fliege und Daten erhebe, müsse man mit der Beschaffenheit genau dieser Wolke leben. Im Windkanal hingegen könne man die Bedingungen kontrollieren. Um die Modelle zur Wettervorhersage weiter zu verbessern, brauche es Rohdaten etwa zur Fallgeschwindigkeit von Tropfen und ihrer Geometrie oder auch zum Tempo, mit dem Schneeflocken schmelzen.
Derlei Prozesse lassen sich in der Anlage nachstellen. Das Verhalten von Tropfen sei entscheidend dafür, ob sich Wolken auflösen und wie viel Sonnenstrahlen auf der Erde ankommen, erklärt Borrmann. Interessant sei auch zu erforschen, wie Tropfen Schadstoffe in der Luft an sich binden und in Wolkenkomplexen kilometerweit in grosse Höhen bringen können, wo sie dann rund um den Globus verteilt werden.
Regelmässig publiziert die US-Raumfahrtbehörde NASA im Bildarchiv «Images of Change» frappierende Vorher/Nachher-Aufnahmen aus dem All von zahlreichen Regionen der Welt. Diese Satellitenbilder zeigen den Süden Sri Lankas am 29. Januar 2017 (links) und am 28. Mai 2018 (rechts) nach 48-stündigem Extremregen. Die dadurch hervorgerufenen Überflutungen kosteten hunderte Menschen das Leben, Tausende verloren ihr Zuhause. Insgesamt wurden 630'000 Menschen von den Überschwemmungen betroffen.
Bild: NASA
Die Provinz Westkap in Südafrika leidet seit 2015 unter einer Dürre. Entsprechend stark nahm der grösste Wasserspeicher der Gegend, das Theewaterskloof-Reservoir, zwischen 18. Oktober 2014 (links) und dem 10. Oktober 2017 (rechts) ab.
Bild: NASA
Die höchsten Gipfel des Sudirman-Gebirges im indonesischen Teil der Insel Neuguinea waren trotz der äquatorialen Lage kalt genug, dass sich hier Gletscher (blau) bilden konnten. Zwischen dem 19. März 1988 (links) sind dem 30. Januar 2017 (rechts) sind die Eismassen jedoch dramatisch geschmolzen.
Bild: NASA
Die Gegend um die Hamrin-Berge im Nordirak am 18. Juni 2014 (links) und während des Brandes an einem Ölbohrloch (rechts) am 29. September 2017. Mit «Oil Spill» gekennzeichnet ist der Austritt von Öl im Ackerland auf einer Länge von rund 11 Kilometern.
Bild: NASA
Wo im Jahr 2011 im US-Bundesstaat Kalifornien noch Landwirtschaft betrieben wird (links), ist 2015 die «Topaz Solar Farm» aus dem Boden geschossen. Ihre Panele bedecken 24,6 Quadratkilometer Fläche und liefern genug Strom für 160'000 Haushalte.
Bild: NASA
Städtisches Wachstum: In den 1980er Jahren lebten im ägyptischen Städtchen Hurghada am Roten Meer rund 12’000 Menschen (links: Aufnahme vom 28. Januar 1985), heute (rechts: Am 28. November 2014) sind es 250’000 Personen, rund eine Millionen Touristen kommen jährlich.
Bild: NASA
Schmelzende Eismassen: Der Mýrdalsjökull, der viertgrösste Gletscher Islands, bedeckt den Vulkan Katla. Links sieht man ihn im Jahr 1986, rechts im September 2014 – vulkanische Aktivität und der Klimawandel haben ihm stark zugesetzt.
Bild: NASA
Der Columbia-Gletscher in Alaska im Jahr 1986 (links) wurde bis 2014 (rechts) stark dezimiert.
Bild: NASA
Vertrocknende Seen: Der Aral-See zwischen Kasachstan und Usbekistan war bis 1960 der viertgrösste See der Welt, seit damals zweigt man Wasser aus dem Zufluss für die Landwirtschaft ab. Wo 2000 (links) noch grünes Wasser zu erkennen ist, kann man nach einer Trockenperiode im Jahr 2014 trockenen Fusses spazieren gehen.
Bild: NASA
Der Lake Powell im US-Bundesstaat Utah im Jahr 1999 (links) hat nach Jahren der Dürre und stetiger Wasserentnahme im Jahr 2014 nur noch 42 Prozent seiner Kapazität.
Bild: NASA
Bevölkerungswachstum: Ägyptens Hauptstadt Kairo ist zwischen 1987 (links) und 2014 (rechts) von 6 Millionen Einwohnern auf 15 Millionen angewachsen.
Bild: NASA
Ausbau der Infrastruktur: Der Dallas-Fort Worth International Airport bei seiner Eröffnung im Jahr 1974 und mit neuen Runways im Jahr 2013 (rechts). Der Flughafen ist heute einer der grössten der USA und bedeckt eine Fläche von 78 Quadratkilometern.
Bild: NASA
Der See Urmia im Iran im Jahr 2000 (links) und im Jahr 2013 (rechts) schrumpft beständig. Seit der Steinzeit ein Ort für menschliche Ansiedlungen, dreht man ihm durch Dämme und Wasserentnahme aus den Zuflüssen zusehends das Wasser ab.
Bild: NASA
Schmelzende Eismassen: Der Mýrdalsjökull, der viertgrösste Gletscher Islands, bedeckt den Vulkan Katla. Links sieht man ihn im Jahr 1986, rechts im September 2014 – vulkanische Aktivität und der Klimawandel haben ihm stark zugesetzt.
Bild: NASA
Abholzung: Die Region Rondônia im Nordwesten von Brasilien ist von einer halben Million Einwohnern in den 1980ern auf 1,5 Millionen im Jahr 2009 angewachsen – der Amazonas-Regenwald (links im Jahr 1975) wurde hier dramatisch reduziert.
Bild: NASA
In den Rwenzori-Bergen zwischen Uganda und Kongo bedecken Gletscher die Berggipfel (links im Jahr 1987). Durch verschiedene Klimaeinflüsse sind die Gletscher bis 2003 um die Hälfte geschrumpft., durch verschiedene Klimaeinflüsse.
Bild: NASA
Der Northwestern-Gletscher in Alaska im Jahr 1940 (links) hat sich bis zum Jahr 2005 (rechts) sehr weit zurückgezogen.
Bild: NASA
Rohstoff-Ausbeute: Die La Escondida-Mine in Chile ist die grösste Kupfermine der Erde. Sie frisst sich auf einem riesigen Gebiet durch die Atacama-Wüste: Links im Jahr 1975, rechts 2008.
Bild: NASA
Der Mainzer Windkanal erstreckt sich in einem Waschbetonbau auf dem Uni-Campus über zwei Etagen. Er entstand 1986 – Forschungshintergrund sei damals das Phänomen des sauren Regens gewesen, erklärt Borrmann. Im Jahr 2000 wurde die Anlage modernisiert. Gerade spiele die Erforschung sogenannter gemischtphasiger Wolken eine grosse Rolle, Wolken aus flüssigen Tropfen und Eisteilchen.
Erforscht worden seien in den vergangenen Jahren auch von der Windbranche entwickelte Beschichtungen für Rotorblätter zum Schutz vor Eisbildung. «Das zeigt, wie Grundlagenforschung ganz praktisch eingesetzt werden kann», so Borrmann. Mit mehr Wissen über das Verhalten von Tropfen lasse sich etwa auch das Design von Flugzeug-Sensoren verbessern.
