Nukleation in der oberen Atmosphäre - vom Gas zum Partikel bis zur Eisbildung
Prof. Dr. Prof. Dr. Peter Spichtinger und Prof. Dr. Stephan Borrmann (Inst. für Physik der Atmosphäre und Max-Planck institut für Chemie in Mainz)

Zur Bildung von Wolken ist das Vorhandensein von Aerosolen notwendige Voraussetzung.
Während in Bodennähe immer genügend Partikel zur Verfügung stehen, ist die Luft in größeren Höhen so rein, dass sich Aerosolpartikel oft erst aus der Gasphase durch Nukleation bilden müssen. Nukleation umfasst hier sowohl den Begriff der Bildung einer kondensierten Phase aus vorhandenen gasförmigen Komponenten, als auch die Bildung der festen Phase (z.B. Eis) im inneren flüssiger Hydrometeore. In der oberen Troposphäre und der unteren Stratosphäre spielt die Nukleation in verschiedener Hinsicht eine wichtige Rolle. Zum einen werden feste Partikeln aus Gasen und flüssigen Tröpfchen gebildet, die dann im weiteren Zeitverlauf durch mikrophysikalische und chemische Prozesse verändert werden. Diese Aerosole sind von wesentlicher Bedeutung für die Strahlungsbilanz der Atmosphäre, für die Bildung von Wolken und zur Beschleunigung heterogener chemischer Reaktionen an ihrer Oberfläche. Zum anderen werden Eisteilchen unter bestimmten atmosphärischen Bedingungen aus flüssigen Tröpfchen oder an festen Aerosolpartikeln gebildet. So kann eine Wolke entstehen oder vorhandene Wolken aus unterkühltem Wasser können vereisen. Jedoch sind die der Nukleation unterliegenden Mechanismen nicht gut verstanden und dies zählt zu den wichtigsten Problemen in der Atmosphärenphysik. In experimentellen Abschnitt dieser gemeinsamen Präsentation werden die wenigen vorhandenen Messungen von Nukleationereignissen in der hohen Troposphäre und der unteren Stratosphäre vorgestellt. Im theoretischen Teil soll ein Einblick in die theoretische Beschreibung der Nukleation sowie zu Grenzen der Theorie gegeben werden.