Hinter soliden Laserschutzvorhängen in Klosterneuburg-Gugging, im Bezirk Tulln, befindet sich das faszinierende Blitz-Labor von Andrea Stöllner. Die Physikerin hat sich in ihrer fünfjährigen PhD-Forschung auf die Bedingungen konzentriert, die zur Entstehung eines Blitzes führen. Mit zwei Lasern, die in eine faustgroße Metallkammer strahlen, versucht sie, das Rätsel um die elektrostatische Aufladung von Teilchen zu entschlüsseln. „Wir wissen noch nicht genau, warum Teilchen bei der Berührung Ladungen austauschen und wie sie solche hohen Ladungen erzeugen, dass ein Blitz entsteht“, erklärt sie.
Im Zentrum ihrer Forschung steht ein Glasteilchen, das von den Lasern in der Luft gehalten wird. Durch Simulation verschiedener Umweltbedingungen, die in einer echten Gewitterwolke auftreten, analysiert Stöllner, dass das Teilchen sich selbstständig auflädt und entlädt, obwohl es ganz allein im Vakuum schwebt. „Das war die erste Überraschung“, sagt die Forscherin. Der natürliche Ladungsaustausch in Gewitterwolken erfolgt meist durch Berührung, wenn Graupel- und Eiskristalle aneinanderstoßen und dabei Ladungen austauschen. „Ein Eiskristall wird meist positiv geladen, während der schwerere Graupel negativ geladen ist, was zu einem gefährlichen Ungleichgewicht führt, das schließlich in einem Blitz entladen wird“, erklärt sie weiter.
Der Kampf der Ladungen
Stöllner möchte herausfinden, wann genau dieser Austausch von Ladungen stattfindet. Sie beschreibt, wie die beiden Lasertechnologien in ihrem Labor das Verhalten der Ladungen beobachten, die anscheinend willkürlich agieren. „Es gibt viele Theorien, aber das genaue Funktionieren auf mikrobiologischer Ebene bleibt weiterhin unklar“, sagt sie. Ein besseres Verständnis der Blitzbildung wird immer wichtiger, da die Klimaerwärmung zunehmend heftigere Unwetter verursacht. Stöllner bestätigt, dass sie diesen Trend in ihren Beobachtungen wahrnimmt.
Die Hauptursache für die verstärkten Unwetterereignisse ist die Verdunstung von Wasser durch längere Hitzeperioden. „Wenn die Temperaturen steigen, verdunstet mehr Wasser von den Ozeanen und sammelt sich in der Atmosphäre“, erklärt Stöllner. Dieses zusätzliche Wasser, kombiniert mit der großen Energie, die in der Atmosphäre vorhanden ist, führt dazu, dass feuchte Luftmengen bei Hitzeinseln aufsteigen. Wenn sie abkühlen und kondensieren, bilden sich Wolken. Bei ausreichender Energie werden die Teilchen in den Wolken durcheinandergewirbelt, was zu Ladungsbildung und schließlich zu Blitzen führt.
Zudem hat die gestiegene Wassermenge in der Atmosphäre Auswirkungen auf die Intensität von Gewittern, was teilweise zu heftigen Regenfällen und Überschwemmungen führt. Ein Beispiel hierfür war die plötzliche Überschwemmung in Hollabrunn im August, die durch ein extremes Unwetter verursacht wurde. „Wir haben immer mehr Wasser und Energie in der Atmosphäre“, betont Stöllner. Das hat unmittelbare Folgen für die Wetterbedingungen, die wir in Österreich erleben, und unterstreicht die Dringlichkeit ihrer Forschung.
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