Schwebende Schweizer Schneeforschung

Wie vermehren sich Eiskristalle in Wolken? Auf diese Frage gab es bisher nur eine theoretische Antwort, denn Schneeforschung findet vor allem im Labor statt. Einem Wissenschaftler reicht das nicht. Alexander Beck will das Rätsel in der Natur lösen und schwebt dazu mit einer Gondel durch die Wolken.

Rote Gondel schwebt in weisse Wolke auf dem Weg zum Eggishorn.

Bildlegende: Steiler Aufstieg: Auf der Fahrt zum Eggishorn überwindet Becks Gondel 700 Höhenmeter und sammelt dabei Daten aus den Wolken. Institut für Atmosphäre und Klima

Schnee hat viele Gesichter – präpariert auf Loipen beschert er Langläufern schnelle Runden, unberührt abseits der Pisten begeistert er Tourenfahrer, mutiert zur rasenden Lawine ist er eine tödliche Naturgewalt. Für die Wissenschaft birgt Schnee bis heute viele Rästel.

Alexander Beck möchte eines davon lösen. Er ist Doktorand am Institut für Atmosphäre und Klima an der ETH. Heute befindet er sich aber nicht etwa in Zürich, sondern auf dem 3000 Meter hohen Eggishorn im Wallis.

«  Es ist weltweit das einzige Forschungsprojekt, das Wolken mithilfe einer Seilbahn vermisst. »

Es weht ein eisiger Wind, Beck vergräbt sein Kinn im Jackenkragen. Er ist die Kälte gewohnt, denn seit zwei Jahren fährt er alle zwei Wochen auf diesen Berg. Hier startete im Januar sein einzigartiger Versuch: Er lässt eine Gondel mit Messinstrumenten auf dem Dach durch die Wolken schweben. «Es ist weltweit das einzige Forschungsprojekt, das Wolken mithilfe einer Seilbahn vermisst», sagt Beck. Sein Ziel: herausfinden warum es in bestimmten Wolken unerklärbar viele Eiskristalle gibt. Der Physiker hat unzählige Arbeitsstunden und viel Herzblut in sein Projekt gesteckt.

Die rätselhafte Entdeckung

Die rote Gondel mit seinen Eiskristall-Messinstrumenten steht in der Mittelstation auf 2200 Meter. Bei gutem Wetter fährt sie rauf auf knapp 3000 Meter – und sammelt dabei Informationen aus der Wolke.

«  Da waren viel mehr Eiskristalle als Keime. »

Heute fährt sie nicht. Es ist zu windig. Böen peitschen mit 50 Kilometern pro Stunde Schnee gegen die Scheibe des Kontrollraums der Mittelstation. Dahinter sitzt Beck und beobachtet das Schneetreiben. Zeit für einige Grundlagen: «Eiskristalle entstehen, wenn Wassertropfen zu Eis gefrieren», erklärt Beck. «Doch dazu braucht es einen ‹Geburtshelfer›, einen Keim. Das kann zum Beispiel ein Sandkorn sein. An diesem kann sich das Wasser festsetzen und gefrieren – und wird so zum Eiskristall.»

Folglich dürfte es nur so viele Eiskristalle in der Wolke geben, wie es Keime gibt. Aber Messungen auf dem Jungfraujoch haben etwas anderes gezeigt: «Da waren viel mehr Eiskristalle als Keime», so Beck. Und das bereitet den Forschern Kopfzerbrechen.

Explodierende Eiskristalle?

Grössenvergleich zwischen Wasser- und Eispartikel

Bildlegende: Mikrometer-Bereich: Fünf Wasserpartikel (links) im Vergleich mit fünf Eiskristallen. Institut für Atmosphäre und Klima

Es gibt mehrere Ideen, die das Phänomen zu erklären versuchen. Beck glaubt, dass der «Reif-Zersplitterungs-Prozess» dabei eine wichtige Rolle spielt. Denn an den bereits gebildeten Eiskristallen können immer weitere Wassertröpfchen gefrieren, so wachsen die Kristalle. Doch bei Temperaturen zwischen minus drei und minus acht Grad Celsius können die Eiskristalle auch zersplittern und sich so vervielfältigen. Neue Eiskristalle entstehen, ohne dafür weitere Keime zu brauchen.

«Wenn wir in der Wolke exakt in diesem Temperaturbereich besonders viele neue Eiskristalle finden», so Beck, «dann wäre das der Beweis, dass der ‹Reif-Zersplitterungs-Prozess› in der Natur wichtig ist.» Und die Forscher würden das Phänomen Schnee ein wenig besser durchschauen.

Er lässt seinen Blick nach oben in Richtung Bergstation schweifen. Doch weit sieht er nicht, denn vor ihm ist eine weisse Wand. «Typische Mischwolken», entfährt es dem 27-Jährigen. Sie enthalten sowohl Wasser als auch Eis. Also genau die Mischung, die es braucht, um seine Theorie zu belegen.

Hochtechnologie auf dem Gondeldach

Dach der Gondel mit Messinstrumenten.

Bildlegende: Voll gepackt: 50 Kilogramm wiegt die Messausrüstung auf dem Dach der Gondel. SRF

Der Wind lässt etwas nach. Beck ergreift die Möglichkeit – er muss die Messinstrumente auf dem Gondeldach kontrollieren. Der Wissenschaftler verlässt den Kontrollraum und steigt die Treppe runter zur Gondel. Mit flinken Bewegungen klettert er über eine Leiter auf deren Dach. Dort sind vier Messinstrumente installiert. «Sie messen Temperatur, Feuchtigkeit, Wind und die Verteilung von Schnee- und Wasserpartikeln in den Mischwolken», erklärt der Physiker. Behutsam wischt er Schnee von den Instrumenten und einer speziell konstruierten Kamera.

Der Puls steigt

Wenn die Gondel wieder fährt, strömen die Wolkenschwaden durch diese Kamera. Sie schiesst holografische Bilder von den Wasser- und Eispartikeln – jede Sekunde sechs. Das ergibt für die vierminütige Fahrt zum Gipfel bis zu 1500 Bilder. Auf jedem sind Informationen zu hunderten Wasser- und Eispartikeln gespeichert. Bis Ende Februar wird seine Gondel noch fahren, dann geht es an die Auswertung der Bilder.

Für Beck werden dabei Form und Grösse der Eispartikel besonders wichtig sein, denn sie geben Aufschluss darüber, wie sich die Teilchen vermehrt haben könnten. Besonders spannend sind ungewöhnliche Häufungen von Kristallen in bestimmten Teilen der Mischwolke. Wenn die Temperatur am Messort dann noch zwischen minus drei und minus acht Grad Celsius lag, wird der Puls bei Wissenschaftler Beck steigen. Es könnte sich um den Nachweis des «Reif-Splitterungs-Prozesses» handeln.

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