Forscher modellieren Elektrizität in der globalen Atmosphäre

Elektrische Ladungen aus Gewittern können sich in der Atmosphäre um den ganzen Globus herum ausbreiten. Die Ladungen sind selbst dort nachweisbar, wo keine Gewitteraktivität herrscht. Bisher war jedoch den Forscher nicht so richtig bekannt, wie die elektrische Leitfähigkeit in der Atmosphäre variiert und wie dadurch der Fluss der Ladungen beeinflusst wird.

Ein Forschungsteam unter Führung der University of Colorado Boulder hat ein globales Stromkreis-Modell der Atmosphäre entwickelt, das auf einem Klimamodell des National Center for Atmospheric Research (NCAR) aufsetzt. Die Forscher fügten dem Modell eine weitere “Schicht” hinzu.

Die Ionen, die die elektrischen Ströme ermöglichen, werden einerseits in der oberen Atmosphäre gebildet, wo ständig die hochenergetische Kosmische Strahlung aus dem Weltall auf die Luftteilchen trifft. Andererseits werden aber auch in Bodennähe Ionen gebildet, da durch den natürlichen radioaktiven Zerfall im Erdboden radioaktives Radon entsteht, das hier auf die Luftteilchen trifft.

Diese Ionen können aber auf verschiedene Weise auch wieder verschwinden. Ein Teil reagiert miteinander und bildet wieder “normale Luftmoleküle”, ein anderer Teil lagert sich an Aerosole und Wassertröpfchen an. In beiden Fällen verlieren die Teilchen dann ihre Fähigkeit zu leiten. Die elektrische Leitfähigkeit wird also einerseits von den Wolken beeinflusst, andererseits aber auch von Aerosolquellen wie Schornsteinen, Vulkanen oder Staubstürmen. Das neue Stromkreis-Modell beschreibt die Entstehung und die Umwandlung dieser Ionen.

Die Forscher fanden heraus, dass die Atmosphäre im Mittel weniger leitfähig ist, wo viele Aerosoloquellen vorhanden sind, insbesondere in Südostasien. Außerdem ist im Mittel über dem Äquator die Leitfähigkeit geringer als über den Polen, wo mehr Kosmische Strahlung auf die Atmosphäre trifft als über dem Äquator. Zudem gibt es eine Abhängigkeit von der Jahreszeit, im Juni und Juli ist die Leitfähigkeit geringer als im Dezember und Januar. Als nächstes soll nun unter Verwendung von realen Gewitterdaten untersucht werden, wie sich die die elektrischen Ladungen bei Blitzen fortbewegen.

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