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Untersuchung der Eisbildungsmechanismen in der Atmosphäre
Auf einen Blick
- Projektleiter/in : Dr. Zaminhussein Kanji
- Co-Projektleiter/in : Dr. Dominik Brühwiler
- Projektteam : Robert David, Jonas Fahrni, Dr. Michael Reber
- Projektvolumen : CHF 454'000
- Projektstatus : abgeschlossen
- Drittmittelgeber : SNF (SNF-Projektförderung / Projekt Nr. 156581)
- Projektpartner : Eidgenössische Technische Hochschule Zürich ETH / Institute for Atmospheric and Climate Science
- Kontaktperson : Dominik Brühwiler
Beschreibung
Wolken bestehen aus flüssigen Wassertröpfchen, Eiskristallen oder einer Mischung von Eis und Wassertröpfchen. Es gibt verschiedene Mechanismen, wie Eiskristalle in Wolken entstehen können. Eis kann sich beispielsweise spontan in flüssigem Wasser bilden. Damit diese homogene Eisnukleation stattfindet, müssen jedoch die Temperaturen sehr tief sein.
Wenn Wassertröpfchen feste Aerosolpartikel enthalten, können diese bereits bei höheren Temperaturen zum Gefrieren der Tröpfchen führen. In diesem Fall spricht man von heterogener Eisnukleation. In der oberen Troposphäre bilden sich Eiskristalle zudem direkt an Aerosolpartikeln. Dies geschieht bei relativen Feuchten, welche für die Bildung von flüssigen Wassertröpfchen zu tief sind. Bisher wurde angenommen, dass sich die Eisphase bildet, indem sich Wasserdampf an den Partikeln abscheidet. Viele feste Aerosolpartikel enthalten jedoch Poren, die Wasser aufnehmen, selbst wenn die relative Feuchte kleiner als 100 % ist. Je nach Porendurchmesser kann das Wasser schliesslich in den Poren gefrieren.
In diesem Projekt soll untersucht werden, wie gross die Poren von Aerosolpartikeln sein müssen, damit in ihnen Wasser gefriert und ob eine Abhängigkeit von der Beschaffenheit der Oberfläche der Poren besteht. Dazu sollen Partikel mit einheitlicher Porengrösse (im Nanometerbereich) synthetisiert und durch eine Eiskammer geleitet werden, in der sich die Temperatur und die relative Feuchte regulieren lassen. So lässt sich feststellen, unter welchen Bedingungen Eis in den Poren von Aerosolpartikeln gebildet wird.
Publikationen
-
David, Robert O.; Fahrni, Jonas; Marcolli, Claudia; Mahrt, Fabian; Brühwiler, Dominik ; Kanji, Zamin A.,
2020.
Atmospheric Chemistry and Physics.
20(15),
S. 9419-9440.
Verfügbar unter : https://doi.org/10.21256/zhaw-20353