Forscher erkunden unterkühltes Wasser

In der Atmosphäre kann flüssiges Wasser auch bei Temperaturen unter 0°C vorkommen, und zwar wenn keine Kondensationskeime vorhanden sind. Forscher des Sandia National Laboratories, Albuquerque haben zusammen mit der University of Alaska ein Forschungsprogramm gestartet, um mit Fesselballons die besonderen Eigenschaften von unterkühltem Wasser zu erkunden.

Unterkühltes Wasser gefriert schlagartig, wenn es auf feste Gegenstände trifft. Das kann sowohl am Boden in Form von “Eisregen” der Fall sein, aber auch in der freien Atmosphäre zum Beispiel an Tragflächen von Flugzeugen als “Vereisung“. Beide Fälle von spontaner Eisbildung kann fatale Folgen haben.

Unterkühltes Wasser spielt zudem auch eine Rolle in Klimamodellen. Der Flüssigwassergehalt von Wolken bestimmt, wie stark diese Wolken Wärmestrahlung in Richtung Boden emittieren. Die Wolken wirken dann wie eine Decke und beeinflussen damit die Temperatur in Bodennähe. Detaillierte Daten zur Zusammensetzung arktischer Wolken fehlen bisher.

Um mehr über diesen ungewöhnlichen Zustand der Materie zu erfahren, wollen die Forscher im kommenden Winter riesige Fesselballons in Alaska in die Atmosphäre aufsteigen lassen. Dort werden Temperaturen bis -40°C gemessen und die Sonne scheint kaum. Die Aufstiege werden an einem der nördlichsten Punkte der Vereinigten Staaten in Oliktok Point an der Prudhoe Bay durchgeführt.

Fesselballon in Alaska

Die Handhabung des 13 Meter hohen Ballons stellt eine große Herausforderung dar. Es wird erwartet, dass sich Eis auf dem Ballon und an seinen Halteseilen absetzt. Bei früheren Versuchen sind über 20 kg Eis zusammengekommen (siehe Bild oben, Foto von Darielle Dexheimer). Auch Wind kann dem Ballon zu schaffen machen, bei Windgeschwindigkeiten über 40 km/h wird nicht gestartet.

Beim Aufstieg wird eine große Winde in gleichmäßigem Tempo abgespult, so dass der mit Helium gefüllten Ballon langsam durch die unteren, mittlere und oberen Schichten der Wolken steigt, bevor das Team ihn langsam wieder zur Erde zurück bringt.

Die räumliche Auflösung der Daten beträgt einen Meter entlang des Fesselseils, die zeitliche Auflösung 30 Sekunden, so dass ein nahezu kontinuierliches Temperaturprofil entlang der gesamten Länge des Seils während eines Fluges gemessen wird. Das sind beachtliche Datenmengen, die es in dieser Auflösung bisher nicht gibt.

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