14.02.2017

Neue Osnabrücker Zeitung/ Neue OZ

Wie lassen sich mit Silberjodid Schauer auslösen?

Wirksamkeit der Methode ist umstritten – Forschung ist gefordert

Osnabrück. Damit es regnen kann, muss die Luft zunächst einmal genügend Wasser in Form von dessen kleinsten Untereinheiten, den Wassermolekülen, enthalten. Ist die Luft mit Wasserdampf gesättigt, können sich die gasförmigen Wassermoleküle zu Tropfen aus flüssigem Wasser zusammenlagern. Diese Zusammenlagerung zu ersten kleinen Tröpfchen erfordert allerdings einen kleinen Energieaufwand, der die Bildung von Tropfen in sauberer, staubfreier Luft sehr stark verzögert. Ursache dafür ist interessanterweise die Oberfläche des Tropfens, das heißt die Grenzfläche zwischen dem Wassertropfen und der Luft. Diese Grenzfläche zu erzeugen, kostet bei der Tröpfchenbildung Energie.

Nun ist die Grenzfläche zwischen Wasser und Luft deutlich energiereicher als die Kontaktfläche zwischen Wasser und vielen festen Stoffen. Aus diesem Grund kann der Energieaufwand für die Tropfenbildung deutlich verringert werden, wenn das Tröpfchen nicht frei in der Luft, sondern in Kontakt mit einem in der Luft schwebenden Partikel einer geeigneten festen oder flüssigen Substanz entsteht. In der Natur entstehen erste Tröpfchen in der Atmosphäre deshalb bevorzugt an solchen Schwebstoffteilchen, die man auch Kondensationskeime nennt: Sie begünstigen die Kondensation der Wassermoleküle zu Tröpfchen.

Ähnliches gilt für die Bildung erster kleinster Eiskristalle bei entsprechend tieferen Temperaturen. Auch diese bilden sich deutlich einfacher in Kontakt mit einem geeigneten Feststoffpartikel, den man in diesem Fall Kristallisationskeim nennt. Untersucht man Schneeflocken unter dem Mikroskop, findet man deshalb in der Regel einen kleinen Fremdkörper im Zentrum der Flocke, der als Kristallisationskeim gewirkt hat. Als künstliche Kristallisationskeime eignen sich Partikel aus Silberjodid besonders gut, vermutlich, weil die Atome im Silberjodid ähnlich angeordnet sind wie die Wassermoleküle im Eiskristall. Schmelzen die Eiskristalle auf ihrem Weg durch die tieferen und wärmeren Luftschichten, erhält man auch hier wieder Regentropfen.

Um nun Regen in einem bestimmten Gebiet zu erzeugen, versucht man, die Anzahl der Partikel in der Luft künstlich zu erhöhen. Dazu wird ein geeigneter fester Stoff, bei niedrigen Lufttemperaturen zum Beispiel Silberjodid, mittels Flugzeugen oder kleiner Raketen in Form eines feinen Staubes in die Atmosphäre eingebracht. In Gegenden mit Weinanbau wird ein analoges Verfahren gelegentlich zur Hagelabwehr verwendet. Zwar erhöhen die zusätzlich in die Atmosphäre eingebrachten Partikel die Anzahl der Hagelkörner, jedoch sind die Hagelkörner kleiner, da sich die insgesamt vorhandene Wassermenge auf mehr Hagelkörner verteilt.

Abschließend sei angemerkt, dass die Wirksamkeit aller dieser Methoden nicht unumstritten ist. Zum einen kann naturgemäß nicht bestimmt werden, wie viel Regen ohne das „ Impfen″ aufgetreten wäre, zum anderen zeigen Überschlagsrechnungen, dass die Menge an Partikeln, die künstlich in die Atmosphäre eingebracht werden, eigentlich nicht ausreichen kann, um wirklich für jeden Regentropfen einen Kondensationskeim zu liefern. Ein vollständiges Verständnis des künstlichen „ Regenmachens″ bleibt deshalb weiterer Forschung vorbehalten.

Beim 9. Osnabrücker Wissensforum im November 2016 haben 33 Professoren auf Einladung der NOZ und der Uni Osnabrück Leserfragen beantwortet. Alle Antworten werden in dieser Serie abgedruckt. Alle Beiträge als Video: uni-osnabrueck.de/ wissensforum.

Serie Wissensforum

Bildtext:
Markus Haase ist Universitätsprofessor für Materialforschung.

Foto:
Swaantje Hehmann

Markus Haase