Antarktis: Wolken enthalten überraschend wenige eisnukleierende Partikel (INPs)

In der Antarktis ist Eis allgegenwärtig – umso erstaunlicher ist, dass ausgerechnet die Wolken dort, wie neue Forschung zeigt, auffallend wenig von den Teilchen enthalten, die die Bildung von Eiskristallen überhaupt erst ermöglichen.

Was sind eisnukleierende Partikel (INPs)?

Damit sich in Wolken Eiskristalle bilden können, braucht es winzige Schwebeteilchen in der Atmosphäre. Diese sogenannten eisnukleierenden Partikel (INPs) können unter anderem aus Mineralstaub, vom Wind aufgewirbeltem Boden, Asche, Partikeln aus Meeresgischt oder aus Proteinen bestehen, die von lebenden Organismen freigesetzt werden.

Auch dann, wenn eine Wolke eigentlich noch nicht kalt genug wäre, kann Eis entstehen: Wasser kristallisiert dabei an diesen in der Luft befindlichen Partikeln.

Messungen über dem Südlichen Ozean und an antarktischen Stationen

Über dem Südlichen Ozean rund um die Antarktis – der grössten Eiswüste der Erde – sind solche Partikel jedoch überraschend selten. Zu diesem Ergebnis kamen Forschende, nachdem sie Luftproben ausgewertet hatten, die an mehreren antarktischen Aussenposten gesammelt wurden.

„Nach unserem Wissen gab es auf dem antarktischen Festland noch nie eine derart lange Langzeitreihe von Filtern, aus denen INPs bestimmt wurden“, sagt die Troposphärenforscherin Heike Wex vom Leibniz-Institut in Deutschland.

Wex und ihr Team berichten in ihrer veröffentlichten Arbeit: „Wir vermuten, dass ihre geringe Häufigkeit auf das Fehlen effizienter biologischer Quellen zurückzuführen sein könnte, die in anderen Regionen der Erde vorhanden sind, einschliesslich der sommerlichen Arktis.“

Die Forschenden untersuchten zwar nur Luft in der Nähe von drei antarktischen Stationen. Dennoch gehen sie davon aus, dass die niedrigen Konzentrationen an Eiskeimen, die sie an den beiden südlichsten Stationen gemessen haben, womöglich auch für weitere Teile des vereisten Kontinents gelten könnten. Zusätzliche Messreihen würden helfen, die verbleibenden Lücken zu schliessen.

Warum die INPs für Wolken und Klimawirkung wichtig sind

Die Ergebnisse tragen dazu bei, besser zu verstehen, wie die besonderen Wolken über der Antarktis die Südhalbkugel womöglich vor einem Teil der Erwärmung durch den Klimawandel abschirmen.

Denn wenn weniger INPs in der Luft vorhanden sind, bleibt ein grösserer Anteil des Wolkenwassers flüssig – wenn auch unterkühlt. Solche wasserreichen Wolken werfen mehr Sonnenlicht zurück ins All als Wolken, die stärker von Eis geprägt sind.

Risiko durch globale Erwärmung

Nach Einschätzung der Troposphärenforscherin Silvia Henning, ebenfalls vom Leibniz-Institut, könnte diese Schutzwirkung jedoch gefährdet sein.

„Die Konzentration von Eiskeimen in der Antarktis könnte durch die globale Erwärmung zunehmen, da zurückweichende Gletscher mehr Land für Vegetation freilegen und die Biosphäre aktiver werden könnte“, erklärt Henning.

Gelangen dadurch mehr Eiskeime in die Atmosphäre, könnte das die Reflexionsfähigkeit ansonsten sehr wasserhaltiger Wolken verringern. Das wiederum könnte das Klima der Region beeinflussen, indem es eine Erwärmungs-Rückkopplung zusätzlich verstärkt.

„Deshalb“, sagt Henning, „kann die Bestimmung des aktuellen Zustands [der INPs der Antarktis] hilfreich sein, um die potenziellen Auswirkungen zukünftiger Veränderungen abzuschätzen.“

Die Forschung ist in der Fachzeitschrift Geophysikalische Forschungsbriefe veröffentlicht.