(Anton Petrus/Getty Images) Man könnte meinen, dass Wolken überall auf der Erde Wolken sind, aber das stimmt nicht ganz.
Wenn Sie sich auf der Südhalbkugel befinden, sind die Wolken dort anders, häufiger und reflektierender als die Wolken auf der Nordhalbkugel, eine Tatsache, mit der Wissenschaftler gut vertraut sind, die sie jedoch nicht vollständig erklären konnten.
Neue Forschungsergebnisse geben nun mehr Aufschluss darüber, warum Wolken in den beiden Hemisphären unterschiedlich funktionieren und insbesondere welche Rolle Aufwinde spielen – die Aufwärtsbewegung warmer Luft, die zur Kondensation und Wolkenbildung führt.
Die Studie nutzte drei Jahre lang LIDAR- und Radardaten (2018–2021), die Leipzig in Deutschland, Limassol auf Zypern und Punta Arenas in Chile abdeckten – im letzteren Fall der längste Datensatz, der jemals in der Region gesammelt wurde DACAPO-GEWICHT (Dynamik-, Aerosol-, Wolken- und Niederschlagsbeobachtungen in der unberührten Umgebung des Südpolarmeeres).
Was die Region so ursprünglich macht – und das gilt auch für die gesamte südliche Hemisphäre – ist, dass ein hoher Prozentsatz davon aus Meeren und nicht aus Land besteht. Das bedeutet sauberere Luft, weniger Aerosolpartikel, an denen Wolkentröpfchen festfrieren, und hellere Wolken.
„Wolken vereisen in den mittleren Breiten der südlichen Hemisphäre viel weniger und enthalten bei gleichen Temperaturen mehr flüssiges Wasser.“ sagt Meteorologe Patric Seifert , vom Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) in Deutschland.
„Das bedeutet, dass sie das einfallende Sonnenlicht und auch die von der Erdoberfläche ausgehende Wärmestrahlung anders beeinflussen als im Norden.“
Die Studie ergab, dass die Unterschiede im Freien am stärksten ausgeprägt waren Troposphäre Luftmassen in höheren Lagen, wo sie weniger von der lokalen Verschmutzung betroffen sind. Bei Temperaturen zwischen -24°C und -8°C (-11,2°F und 17,6°F) bildeten Wolken über Punta Arenas durchschnittlich 10 bis 40 Prozent seltener Eis als Wolken über Leipzig.
Das passt gut zu bisherige Forschung , aber das Team hat auch etwas Neues entdeckt. Sogenannte Schwerewellen, Luftanhebungen, die entstehen, wenn Westwinde aus dem Pazifik auf die Anden treffen, sind ebenso ein wichtiger Faktor wie die Luftverschmutzung, insbesondere wenn die Luft noch kälter ist.
„Durch die Messung der Auf- und Abwinde innerhalb der Wolken konnten wir Wolken erkennen, die von diesen Wellen beeinflusst wurden, und sie aus der Gesamtstatistik herausfiltern.“ sagt Meteorologe Martin Radenz , von TROPOS.
„Dadurch konnten wir zeigen, dass diese Schwerewellen und nicht das Fehlen von Eiskeimen hauptsächlich für den Überschuss an Wolkentröpfchen bei Temperaturen unter -25 °C [-13 °F] verantwortlich sind.“
Die nächste Frage ist, ob dies ausschließlich auf die Landschaft Chiles beschränkt ist oder ob Schwerewellen Auswirkungen auf das offene Meer haben. Weitere Messungen sind erforderlich, um herauszufinden, wie viel des überschüssigen flüssigen Wassers in den Wolken auf Aufwinde und wie viel auf Eiskristalle zurückzuführen ist.
Diese Unterschiede sind für sich genommen alle sehr faszinierend, aber es gibt ein Problem: Globale Klimamodelle sind nicht genau genug, wenn es darum geht, die Strahlungsbilanz der südlichen Hemisphäre darzustellen, sagen die Forscher.
Um möglichst nützlich zu sein, müssen bereits komplexe Klimamodelle regionale Unterschiede berücksichtigen, sei es in bebauten Stadtgebieten wie Leipzig, in Gebieten mit klarerer Luft wie Punta Arenas oder in Gebieten mit einer Mischung aus vom Menschen verursachter Umweltverschmutzung und natürlicher Wüste Staubpartikel wie Limassol.
Ein Teil der Entdeckung sei dem Zufall zu verdanken, berichten die Forscher: aufgrund von Reisebeschränkungen durch die Weltregierung Pandemie , behielten sie ihre Überwachungssysteme für weitere zwei Jahre bei, was es ihnen ermöglichte, zusätzliche Einflüsse wie den von Australien herüberziehenden Waldbrandrauch im Jahr 2019/2020 zu berücksichtigen.
„Mit DACAPO-PESO haben wir eine Messlücke geschlossen, die für die südliche Hemisphäre schon lange besteht“, sagt der Atmosphärenforscher Boris Barja , von der Universität Magallanes (UMAG) in Chile. „Die frei verfügbaren Daten können nun helfen, aktuelle Klimamodelle zu verbessern.“
Die Forschung wurde veröffentlicht in Atmosphärenchemie und Physik .