Himmel auf Erden: Wolken
© Felix Brüggemann

Himmel auf Erden

  • TEXT ALICE AHLERS
  • FOTOS FELIX BRÜGGEMANN

Der Wissenschaftler Frank Stratmann möchte die Welt der Wolken ergründen. Er jagt ihnen in freier Natur hinterher und züchtet sie in einem Labor. Denn das, was beinahe täglich über uns schwebt, steckt noch voller Rätsel.

Frank Stratmann freut sich, wenn er Wolken sieht – er ist Wolkenforscher. Wenn der Himmel sich ein­trübt oder verdunkelt, schaut er besonders aufmerksam nach oben. Er liebt graue Ungetüme: „Gewitterwolken sind der Hammer“, sagt er, ein ungeheurer Haufen Energie. Stratmann sieht in Wolken immer etwas mehr als andere.

Die Erforschung der Wolken ist per se eine große Herausforderung. Sie sind schwer zu erreichen, flüchtig, ständig in Bewegung. Sie entstehen, fließen zusammen, lösen sich wieder auf. Man kann sie nicht einfach vom Himmel holen und unter ein Mikroskop klemmen. Und: Jede Wolke ist anders. Frank Stratmann will sie trotzdem berechenbar machen, die fluffigen Formationen in Zahlen und Formeln fassen. Dafür muss er noch viele Rätsel lösen. Wie entstehen sie? Welche Rolle spielen dabei verschiedene Staubteilchen in der Luft? Und welchen Einfluss hat der Wind?

Im Simulator kann man Wolken wachsen lassen

Im Simulator kann man Wolken wachsen lassen

© Felix Brüggemann

 Der Himmel über Leipzig ist blau und klar wie ein Swimmingpool. Kein weißer Schleier, kein Tupfer, keine Wolke weit und breit. Stratmann hat trotzdem genug zu tun. Denn an seinem Arbeitsplatz, dem Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (Tropos), lassen er und sein Team selbst Wolken entstehen. Das Labor liegt in einem Wissenschaftspark am Stadtrand, schon von Weitem am 16 Meter hohen Turm zu erkennen. Über vier Etagen erstreckt sich der Windkanal, in dem die Wolken wachsen. Im Labor brummt es wie in einem Kühlhaus. Überall Rohre und Leitungen, Metallschienen, Geräte mit blinkenden Zahlen, Laptops – viel Technik, um ein Stück Natur zu imitieren.

Dabei ist das Rezept für eine Wolke ganz einfach: Man nehme feuchte Luft, Wind und ein paar winzige Schwebeteilchen, Aerosole genannt. In der zweiten Etage des Wolkenturms präpariert Frank Stratmann die Partikel in einer klaren Lösung, die er im Windkanal zerstäubt. Draußen schweben sie überall in der Luft herum: Pollen, Meersalz, Wüstensand. Ohne diese Teilchen würde es keine Wolken geben. An ihnen kondensiert in der Atmosphäre feuchte Luft. Kleine Tröpfchen bilden sich, wachsen zu einer Wolke heran. Wer an einem kalten Wintertag in die eisige Luft haucht, kann es sehen: Der warme Atem wird zu Nebel, eine Wolke entsteht. Genau das geschieht auch im Wolkensimulator. Grünes Laserlicht macht die weißen Schwaden im dunklen Windkanal sichtbar. Sie ziehen von oben nach unten, wie ein Wasserfall. Der Himmel hier im Labor ist nicht nur grellgrün, er ist auch auf den Kopf gestellt. „Die Wolken schweben da so nett und fluffig am Himmel, sind aber ungeheuer kompliziert“, sagt Stratmann, der voller Begeisterung über Auftrieb, relative Feuchte oder Eisnukleation spricht.

Wolkenforscher Frank Stratmann

Wolkenforscher Frank Stratmann

© Felix Brüggemann
Farbenspiele im Umlauf des Laborturms: Sonnengelb, Wolkenweiß, Himmelblau

Farbenspiele im Umlauf des Laborturms: Sonnengelb, Wolkenweiß, Himmelblau

© Felix Brüggemann

 Das sind nur einige der Begriffe, mit denen er lebenswichtige Ereignisse am Himmel beschreibt. Kleine Auffrischung für Laien: Ohne Wolken wäre die Erde in weiten Teilen ein karger Ort. Sie speichern das Wasser, das aus Seen, Flüssen und Meeren verdunstet, tragen es weiter und verteilen es als Regen. Auch wenn Wolken federleicht aussehen, kann in ihnen ungeheures Gewicht stecken. Sie bestehen aus Millionen kleinster Tröpfchen. Eine einfache Schönwetterwolke, die einen Quadratkilometer überdeckt, kann um die 200 Tonnen Wasser enthalten, eine Gewitterwolke gar Hunderttausende Tonnen. Werden die Tröpfchen zu groß und schwer, fallen sie: Es regnet.

Von den Details ahnte der Engländer Luke Howard (1772–1864) noch nichts. Der gelernte Apotheker gilt als erster Wolkenforscher. Er bestimmte Typen in der Formenvielfalt und gab ihnen Namen. Diese lateinischen Begriffe – Kumulus, Zirrus, Stratus – tragen sie noch heute. Die Klassifizierung wurde ­immer weiter verfeinert und ergänzt. Erst 2017 hat die World Meteorological Organisation (WMO) nach mehr als 30 Jahren einen neuen Wolkenatlas herausgegeben, mit einigen zusätz­lichen Definitionen von Wolkenformen: „Cauda“, die Schwanzwolke, die dem Schweif einer Sternschnuppe gleicht. „Asperitas“, die aussieht wie Meereswellen von unten.

Markenzeichen: Der 16 Meter hohe Windkanal-Turm am Leipziger Tropos-Institut ist weltweit der einzige seiner Art

Markenzeichen: Der 16 Meter hohe Windkanal-Turm am Leipziger Tropos-Institut ist weltweit der einzige seiner Art

© Felix Brüggemann

 Mit solchen außergewöhnlichen Formen kann Frank Stratmann nicht arbeiten. Er ist froh, wenn seine Forschungsobjekte möglichst gleichmäßig bleiben. Im Labor kann er die Bedingungen exakt regulieren und so das Nicht-Fassbare doch erfahr- und greifbar machen. Er variiert Partikel, Luftfeuchte, Temperatur, Windstärke – und schaut, welche Wolke sich bildet. Was die Laborwolken ausmacht, erscheint in Zahlen und Kurven übersetzt auf Computerbildschirmen. Wolken sind die große Unbekannte in den Klimarechnungen, sie könnten den Wandel dämpfen oder beschleunigen. „Wolken können wärmen oder kühlen“, erklärt Stratmann. Manche sind wie Sonnenschirme, sie reflektieren Sonnenstrahlen zurück ins All. Andere stauen Wärme unter sich und wirken auf die Erde wie eine Wolldecke.

Die Forscher schicken heute Messgeräte zum Himmel oder steigen auf Berge, sie werten Bilder von Satelliten aus, vom Boden aus messen sie mit Radar und Laser. Von allgemein gültigen Wolkenformeln, räumt Stratmann ein, sind die Forscher aber noch weit entfernt. Auch Lufthansa Flugzeuge sammeln Proben und Daten, die am Tropos genutzt werden. Im Rahmen des „Caribic“-Projekts werden regelmäßig Passagierflugzeuge mit Hightech-Messgeräten zur Beobachtung der Atmosphäre ausgestattet. Als fliegende Labors untersuchen sie auf Linienflügen in zehn Kilometer Höhe auch Wolken. Bisweilen fliegt Frank Stratmann selbst im Hubschrauber zu ihnen hinauf. Aber gewiss nicht in jede hinein. „Wenn der Pilot Nein sagt, muss man das akzeptieren“, sagt er. Leider betrifft das häufig genau jene Exemplare, die ihn ganz besonders interessieren. Eiswolken etwa, vor allem in jenem Moment, da sie gefrieren. Nicht so schlimm – zurück im Labor, bastelt er sich einfach selbst eine.

Gut in Form: Was uns Wolken sagen

Himmel auf Erden: Kumulus

1 Kumulus

Die Blumenkohlwolken zeigen Aufwind bei schönem Wetter an.

Himmel auf Erden: Zirrus

2 Zirrus

Die Schleier aus Eiskristall deuten auf Tiefdruck hin.

Himmel auf Erden: Stratus

3 Stratus

Tief hängende Schichten, die Niesel- und Sprühregen bringen.

Himmel auf Erden: Kumulunimbus

4 Kumulunimbus

Tausend-Meter-Monster kündigen Blitz, Hagel und Regen an.