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Lead
Die Wolkenbildung ist ein wichtiger Prozess in der Atmosphäre, den man noch nicht sehr gut versteht. Man weiss, dass es Aerosolpartikel braucht, damit sich Wolkentröpfchen oder Eiskristalle in der Atmosphäre bilden. Eine offene Frage ist, wie Aerosolpartikel beschaffen sein müssen, damit sich an ihnen Eis bilden kann.
Lay summary
Wolken bestehen aus flüssigen Wassertröpfchen, Eiskristallen oder einer Mischung von Eis und Wassertröpfchen. Es gibt verschiedene Mechanismen, wie Eiskristalle in Wolken entstehen können. Zum einen kann sich Eis spontan in flüssigem Wasser bilden. Damit diese homogene Eisnukleation in Wolkentröpfchen stattfindet, müssen jedoch die Temperaturen sehr tief sein. Wenn Wolkentröpfchen 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 auch direkt an Aerosolpartikeln. Das geschieht bei relativen Feuchten, die zu tief sind, damit sich flüssige Wassertröpfchen bilden könnten. Bisher hat man immer angenommen, dass sich die Eisphase bildet, indem sich Wassedampf an den Partikeln abscheidet. Dieser Prozess wird Depositionsnukleation genannt. Viele feste Aerosolpartikel enthalten jedoch Poren, die Wasser aufnehmen auch wenn die relative Feuchte kleiner als 100 % ist. Je nach Dicke der Poren, kann das Wasser in den Poren gefrieren. In diesem Projekt soll jetzt untersucht werden, wie dick die Poren 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 durch eine Eiskammer geleitet werden, in der sich die Temperatur und die relative Feuchte regulieren lassen. So kann man feststellen, unter welchen Bedingungen sich Eis in den Poren bildet. Wenn sich in der Kammer Eiskristalle gebildet haben, können diese mit einem Detektor von den Aerosolpartikeln unterschieden werden. Falls sich bereits in schmalen Poren Eis bildet, hätte man einen zusätzlichen Nukleationsprozess, der wichtig sein könnte für die Bildung von Eiswolken.