Karlsruhe – In der Wolkenkammer könnte Kristina Höhler auch Corona-Impfstoffe lagern. Auf bis zu minus 90 Grad abkühlbar ist die drei Stockwerke hohe Anlage des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT). „Meist kühlen wir sie aber nur auf minus 20, minus 30 Grad“, sagt Höhler. Die Chemikerin und ihre Kollegen am Institut für Meteorologie und Klimaforschung interessieren sich dann auch weniger für Impfstoffe – sondern dafür, wie sich Wolken bilden.
Klingt simpel. Doch obwohl seit Millionen von Jahren Wolken über den Himmel ziehen, sind noch viele Fragen offen. Dabei geht es unter anderem um die Wolkenbildung und ihren Einfluss auf das Klima. „Insbesondere die Entstehung von Eispartikeln in der Atmosphäre ist noch nicht hinreichend gut verstanden“, erläutert Axel Seifert vom Deutschen Wetterdienst (DWD). Dabei gehe es zum Beispiel um die Wirkung der Aerosolpartikel als Eiskeime. Das werde zwar schon seit vielen Jahren untersucht. Jedoch sei der Fortschritt ausgesprochen langsam, da es sich um schwierige und komplizierte Phänomene handele, „die auch die Experimentatoren an ihre Grenzen bringen“.
Solche Aerosol-Wolken-Prozesse untersuchen die KIT-Forscher in der deutschlandweit einzigartigen Wolkensimulationskammer Aida. Mehr als 80 Kubikmeter Luft passen dort hinein, die Wände sind eisbedeckt, wie Höhler erklärt. Dann werde zum Beispiel Wüstensand eingeleitet und der Druck abgesenkt. Damit sinke auch die Temperatur und die Forscher könnten die Wolkenbildung beobachten – und vor allem messen. Anders als in der Natur schwirren dabei nicht noch Feinstaub, Pollen oder andere Partikel umher. „Das ist ein klarer Vorteil, wenn man nicht immer alles auf einmal untersuchen muss“, sagt Höhler.
Sie leitet mit ihrem Kollegen Ottmar Möhler das neu gegründete Zentrum CIS, an dem auch Forscher aus Leipzig, Großbritannien und Österreich beteiligt sind. Es ist Teil des europaweiten Projekts Actris zur Langzeitbeobachtung von Aerosolen, Wolken und Spurengasen. Im Laufe dieses Jahres soll es losgehen. Dann wollen die Wissenschaftler unter anderem verschiedene Wolkenvariablen wie Flüssigkeitsgehalt, Zahl und Größe von Eiskristallen und die chemische Zusammensetzung von Wolkenwasser messen. Besonders im Fokus stehen die sogenannten eisnukleierenden Partikel. Denn selbst wenn es hoch oben am Himmel minus 20 Grad kalt ist, bilde sich nicht automatisch Eis, erklärt die Chemikerin.
Die Vorbereitungen sind auf fünf Jahre angesetzt. Geplant ist unter anderem ein möglichst flächendeckender Aufbau nationaler Messstationen. Auch mit Drohnen sollen mobile Plattformen in Wolken geflogen werden. Actris selbst soll dann mindestens 20 Jahre laufen. Das Bundesforschungsministerium spricht nach Auskunft eines Sprechers noch mit dem Umweltministerium, in welchem Umfang das Vorhaben gefördert wird. Die Bundesregierung erwarte von Actris, „dass die Faktenbasis für politische Entscheidungen vor allem zu Klimawandel, Luftqualität und Ferntransport von Luftschadstoffen erheblich verbessert wird“. Damit werde Actris auch zur Umsetzung des Pariser Abkommens und der europäischen und deutschen Klimaziele sowie der Nachhaltigkeitsziele beitragen, erklärte der Sprecher.
Alsbald werden die Daten aus der Karlsruher Wolkenkammer aber noch keinen Einfluss auf die Wetterprognosen haben. „Generell ist es ein weiter Weg von der akademischen Forschung hin zur operationellen Wettervorhersage“, so Seifert. Oft dauere es zehn Jahre oder länger, bis Ergebnisse aus dem Labor in die Anwendung kommen. Von den Arbeiten zur Eisnukleation erhofften sich die Fachleute langfristig ein besseres Verständnis der Prozesse.