Anthropogene Wolke - Anthropogenic cloud

Cumulus homogenitus, erzeugt durch die Emissionen des Geothermiekraftwerks in Nesjavellir (Island, August 2009).

Eine Homogenitus- , anthropogene oder künstliche Wolke ist eine durch menschliche Aktivität induzierte Wolke . Obwohl die meisten Wolken, die den Himmel bedecken, einen rein natürlichen Ursprung haben, führt die Verwendung fossiler Brennstoffe sowie von Wasserdampf und anderen Gasen, die von Kernkraftwerken, thermischen und geothermischen Kraftwerken emittiert werden , seit Beginn der industriellen Revolution zu erheblichen Veränderungen der lokalen Wetterbedingungen . Diese neuen atmosphärischen Bedingungen können somit die Wolkenbildung fördern .

Zur Erzeugung und Nutzung dieses Wetterphänomens sind verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden . Es wurden auch Experimente für verschiedene Studien durchgeführt. Zum Beispiel russische Wissenschaftler haben künstliche Wolken studieren seit mehr als 50 Jahren. Aber bei weitem die größte Anzahl von anthropogenen Wolken Flugzeug Kondensstreifen (Kondensstreifen) und Rakete schleppt.

Anthropogenese

Drei Bedingungen sind erforderlich, um eine anthropogene Wolke zu bilden:

1. Die Luft muss in der Nähe sein , Sättigung seines Wasserdampf,
2. Die Luft muss auf den Taupunkt abgekühlt wird Temperatur in Bezug auf Wasser (oder Eis ) zu Kondensat (oder Sublimat ) einen Teil des Wasserdampfs,
3. Die Luft muss Kondensationskeime enthalten , kleine Feststoffpartikel, an denen die Kondensation/Sublimation beginnt.

Die derzeitige Nutzung fossiler Brennstoffe verbessert jede dieser drei Bedingungen. Erstens erzeugt die Verbrennung fossiler Brennstoffe Wasserdampf. Darüber hinaus entstehen bei dieser Verbrennung auch kleine Feststoffpartikel, die als Kondensationskeime wirken können. Schließlich emittieren alle Verbrennungsprozesse Energie, die vertikale Aufwärtsbewegungen verstärken.

Trotz aller Prozesse der Verbrennung fossiler Brennstoffe verändern nur einige menschliche Aktivitäten, wie zum Beispiel thermische Kraftwerke, Verkehrsflugzeuge oder die chemische Industrie, die atmosphärischen Bedingungen ausreichend, um Wolken zu erzeugen, die aufgrund ihres anthropischen Ursprungs den Qualifier Homogenitus verwenden können .

Cloud-Klassifizierung

Der von der World Meteorological Organization herausgegebene Internationale Wolkenatlas fasst den Vorschlag von Luke Howard zu Beginn des 19. Jahrhunderts und alle nachfolgenden Modifikationen zusammen. Jede Wolke hat einen lateinischen Namen, und Wolken werden nach ihrer Gattung , Art und Varietät klassifiziert :

• Es gibt 10 Gattungen (Plural von Gattung ) (zB Cumulus , Stratus , etc...).
• Es gibt eine Reihe von Arten für diese Gattungen , die die Form, die Dimensionen, den inneren Aufbau und die Art der vertikalen Bewegung beschreiben (zB Stratus nebulosus für Stratus, die den ganzen Himmel bedeckt). Arten schließen sich gegenseitig aus.
• Arten können weiter in Sorten unterteilt werden , die ihre Transparenz oder ihre Anordnung beschreiben (zB Stratus nebulosus opacus für dicke Stratus, die den ganzen Himmel bedecken).

Weitere Begriffe können hinzugefügt werden, um den Ursprung der Cloud zu beschreiben. Homogenitus ist ein Suffix, das bedeutet, dass eine Wolke aus menschlicher Aktivität stammt. Zum Beispiel wird Cumulus, das durch menschliche Aktivität entstanden ist, Cumulus homogenitus genannt und als CUh abgekürzt . Wechselt eine Homogenituswolke einer Gattung in einen anderen Gattungstyp, so spricht man von einer Homomutatuswolke .

Generierungsprozess

Die internationale Wolkenklassifikation teilt die verschiedenen Gattungen nach ihrer Höhe in drei Hauptgruppen von Wolken ein:

• Hohe Wolken
• Mittlere Wolken
• Tiefe Wolken

Homogenituswolken werden von verschiedenen Quellen auf diesen verschiedenen Ebenen erzeugt.

Hohe Homogenität

Kondensationsspuren mit Cirrocumulus homogenitus ( Cch ) und Cirrostratus homogenitus ( Csh ) beobachtet über Barcelona (Spanien, November 2010).

Folge von Fotos, die zeigen, wie sich ein Kondensstreifen in einen Cirrocumulus homogenitus verwandelt

Trotz der Tatsache, dass sich die drei Gattungen der hohen Wolken, Cirrus , Cirrocumulus und Cirrostratus , an der Spitze der Troposphäre bilden , weit von der Erdoberfläche entfernt, können sie einen anthropogenen Ursprung haben. In diesem Fall ist der Prozess, der ihre Bildung verursacht, fast immer derselbe: kommerzieller und militärischer Flugzeugflug. Abgasprodukte aus der Verbrennung von Kerosin (oder manchmal Benzin ), die von Motoren ausgestoßen werden, versorgen diese Region der Troposphäre mit Wasserdampf.

Darüber hinaus führt der starke Kontrast zwischen der kalten Luft der hohen Troposphärenschichten und der von Flugzeugtriebwerken ausgestoßenen warmen und feuchten Luft zu einer schnellen Sublimation von Wasserdampf, wodurch kleine Eiskristalle gebildet werden . Dieser Prozess wird auch durch das Vorhandensein von reichlich vorhandenen Kondensationskeimen, die als Ergebnis der Verbrennung entstehen, verstärkt. Diese Wolken werden allgemein als Kondensstreifen ( Kondensstreifen ) bezeichnet und sind zunächst lineare Zirruswolken , die als Cirrus homogenitus ( Cih ) bezeichnet werden könnten . Der große Temperaturunterschied zwischen der Abluft und der Umgebungsluft erzeugt kleinräumige Konvektionsprozesse , die die Entwicklung der Kondensstreifen zu Cirrocumulus homogenitus ( Cch ) begünstigen .

Abhängig von den atmosphärischen Bedingungen im oberen Teil der Troposphäre, wo das Flugzeug fliegt, verschwinden diese hohen Wolken schnell oder bleiben bestehen. Bei trockener und stabiler Luft verdunstet das Wasser innerhalb der Kondensstreifen schnell und kann nur bis zu mehreren hundert Metern vom Flugzeug aus beobachtet werden. Auf der anderen Seite, wenn die Luftfeuchtigkeit hoch genug ist, gibt es eine Eisübersättigung , und der Homogenitus wird breit und kann stundenlang bestehen. Im letzteren Fall kann sich Cch je nach Windverhältnissen zu Cirrus homogenitus ( Cih ) oder Cirrostratus homogenitus ( Csh ) entwickeln. Die Existenz und das Fortbestehen dieser drei Arten von stark anthropogenen Wolken kann auf eine Annäherung der Luftstabilität hinweisen. In einigen Fällen kann dieser hohe Homogenitus bei hoher Flugverkehrsdichte die Bildung natürlicher hoher Wolken verhindern, da die Kondensstreifen den größten Teil des Wasserdampfs aufnehmen.

Mittlerer Homogenitus

Die Zwischenschichten der Troposphäre sind die Regionen mit weniger Einfluss der menschlichen Aktivität. Dieser Bereich ist weit genug von der Oberfläche entfernt, um von den Oberflächenemissionen nicht stark beeinflusst zu werden. Darüber hinaus durchqueren kommerzielle und militärische Flüge diese Region nur bei Auf- oder Abstiegsmanövern. Darüber hinaus gibt es in dieser Region zwei Arten von Wolken mit großer horizontaler Ausdehnung: Nimbostratus und Altostratus , die nicht von menschlicher Aktivität stammen können. Folglich wird angenommen, dass es keine anthropogenen Wolken dieser beiden Gattungen gibt. Was jedoch eintreten kann, ist die Aufwertung bestehender Nimbostratus oder Altostratus durch den zusätzlichen Wasserdampf- oder Kondensationskeim, der beispielsweise von einem Wärmekraftwerk emittiert wird.

Die einzigen anthropogenen Wolken, die im mittleren Bereich der Troposphäre existieren, sind Altocumulus homogenitus ( Ach ) aus Kondensstreifen in dieser Region.

Geringe Homogenität

Stratus homogenitus ( Sth ) entstand durch die Emissionen einer Molkerei in der Nähe von Gurb (Spanien, Februar 2011).

Cumulus homogenitus ( Cuh ) entstand durch die Emissionen des Wärmekraftwerks in Sant Adrià del Besós (Spanien, Dezember 2008).

Der unterste Teil der Atmosphäre ist die Region, die durch die Emission von Wasserdampf, warmer Luft und Kondensationskernen am stärksten von menschlichen Aktivitäten beeinflusst wird. Bei stabiler Atmosphäre verstärkt der zusätzliche Beitrag warmer und feuchter Luft aus den Emissionen die Nebelbildung oder erzeugt Schichten von Stratus homogenitus ( Sth ). Wenn die Luft nicht stabil ist, erzeugt diese durch menschliche Aktivitäten abgegebene warme und feuchte Luft eine Konvektionsbewegung, die das angehobene Kondensationsniveau erreichen kann , wodurch eine anthropogene Kumuluswolke oder Cumulus homogenitus ( Cuh ) entsteht. Diese Art von Wolken kann auch über der verschmutzten Luft beobachtet werden, die einige Städte und Industriegebiete unter Hochdruckbedingungen bedeckt.

Stratocumulus homogenitus ( Sch ) sind anthropogene Wolken, die durch die Entwicklung von Sth in einer leicht instabilen Atmosphäre oder von Cuh in einer stabilen Atmosphäre gebildet werden können.

Schließlich weist der große, hoch aufragende Cumulonimbus ( Cb ) eine so große vertikale Entwicklung auf, dass er nur in Einzelfällen aus anthropogenen Gründen entstehen kann. Zum Beispiel können große Brände die Bildung von Flammagenituswolken verursachen , die sich zu Cumulonimbus flammagenitus ( CbFg oder CbFgh, falls anthropogen) entwickeln können; sehr große Explosionen, wie nukleare Explosionen , erzeugen Pilzwolken , eine charakteristische Unterart von Cumulonimbus flammagenitus.

Experimente

Anthropogene Wolken können im Labor oder in situ erzeugt werden , um ihre Eigenschaften zu untersuchen oder sie für andere Zwecke zu verwenden. Eine Nebelkammer ist eine versiegelte Umgebung, die einen übersättigten Dampf von Wasser oder Alkohol enthält . Wenn ein geladenes Teilchen (zum Beispiel ein Alpha- oder Betateilchen ) mit der Mischung wechselwirkt, wird die Flüssigkeit ionisiert. Die entstehenden Ionen wirken als Kondensationskeime , um die sich ein Nebel bildet (weil die Mischung kurz vor der Kondensation steht). Cloud Seeding, eine Form der Wettermodifikation , ist der Versuch, die Menge oder Art des Niederschlags , der aus Wolken fällt , zu verändern , indem Substanzen in die Luft abgegeben werden , die als Wolkenkondensation oder Eiskeime dienen , die die mikrophysikalischen Prozesse innerhalb der Wolke verändern. Die übliche Absicht besteht darin, den Niederschlag (Regen oder Schnee) zu erhöhen, aber auch auf Flughäfen ist die Unterdrückung von Hagel und Nebel weit verbreitet.

Zahlreiche Experimente wurden mit diesen beiden Methoden in der Troposphäre durchgeführt . In höheren Lagen untersuchte die NASA 1960 und 2009 die Induktion von Nachtwolken . 1984 nahmen Satelliten aus drei Nationen an einem künstlichen Wolkenexperiment im Rahmen einer Studie zu Sonnenwinden und Kometen teil. Im Jahr 1969 setzte ein europäischer Satellit Barium- und Kupferoxid in einer Höhe von 43.000 Meilen im Weltraum frei und entzündete es , um eine 2.000 Meilen lange lila und grüne Wolke zu erzeugen, die für 22 Minuten sichtbar war. Es war Teil einer Studie über magnetische und elektrische Felder .

Pläne künstliche Wolken über Fußballturniere im Nahen Osten zu schaffen , wurden im Jahr 2011 als einen Weg , um Hilfe zu Schatten und Abkühlung vorgeschlagen Katar ‚s 2022 Fußball - Weltmeisterschaft .

Einfluss auf das Klima

Es gibt viele Studien, die sich mit der Bedeutung und den Auswirkungen hochanthropischer Wolken befassen (Penner, 1999; Minna et al., 1999, 2003–2004; Marquart et al., 2002–2003; Stuber und Foster, 2006, 2007), aber nicht über anthropische Wolken im Allgemeinen. Für den speziellen Fall von Cia aufgrund von Kondensstreifen schätzt das IPCC einen positiven Strahlungsantrieb von etwa 0,01 Wm ^-2 .

Beim Annotieren der Wetterdaten ermöglicht die Verwendung des Suffixes, das den Wolkenursprung angibt, die Unterscheidung dieser Wolken von denen mit natürlichem Ursprung. Sobald diese Notation etabliert ist, wird nach mehrjährigen Beobachtungen der Einfluss des Homogenitus auf das Erdklima klar analysiert.

Siehe auch

• Kondensstreifen
• Chemtrail-Verschwörungstheorie
• Umweltauswirkungen der Luftfahrt
• Global Dimming

Verweise

Literaturverzeichnis

• Howard, L. 1804: Über die Modifikation von Wolken und die Prinzipien ihrer Erzeugung, Aufhebung und Zerstörung: Der Inhalt eines Aufsatzes, der vor der Askesian Society in der Sitzung 1802-03 gelesen wurde. J. Taylor. London.
• IPCC 2007 AR4 WGI WGIII.
• Marquart, S. und B. Mayer, 2002: Auf dem Weg zu einer zuverlässigen GCM-Schätzung des Strahlungsantriebs von Kondensstreifen. Geophysik. Res. Lett., 29, 1179, doi:10.1029/2001GL014075.
• Marquart S., Ponater M., Mager F. und Sausen R., 2003: Zukünftige Entwicklung von Kondensstreifenabdeckung, optischer Tiefe und Strahlungsantrieb: Auswirkungen des zunehmenden Flugverkehrs und des Klimawandels. Zeitschrift für Klimatologie, 16, 2890–2904
• Mazon J, Costa M, Pino D, Lorente J, 2012: Wolken durch menschliche Aktivitäten. Wetter, 67, 11, 302–306.
• Meteorologisches Glossar der American Meteorological Society: http://glossary.ametsoc.org/?p=1&query=pyrocumulus&submit=Search
• Minnis P., Kirk J. und Nordeen L., Weaver S., 2003. Contrail Frequency over the United States from Surface Observations. American Meteorology Society, 16, 3447–3462
• Minnis, P., J. Ayers, R. Palikonda und D. Phan, 2004: Kondensstreifen, Zirrustrends und Klima. J. Klima, 14, 555–561.
• Norris, JR, 1999: Über Trends und mögliche Artefakte in der globalen Wolkenbedeckung der Ozeane zwischen 1952 und 1995. J. Climate, 12, 1864-1870.
• Penner, J., D. Lister, D. Griggs, D. Dokken und M. McFarland, 1999: Sonderbericht über die Luftfahrt und die globale Atmosphäre. Cambridge University Press, 373 S.
• Stuber, N. und P. Forster, 2007: Der Einfluss von Tagesschwankungen des Flugverkehrs auf den Strahlungsantrieb von Kondensstreifen. Atmosphären. Chem.-Nr. Phys., 7, 3153–3162.
• Stuber, N., und P. Forster, G. Rädel und K. Shine, 2006: Die Bedeutung des Tages- und Jahreszyklus des Flugverkehrs für den Strahlungsantrieb von Kondensstreifen. Natur, 441, 864–867.
• Weltorganisation für Meteorologie (1975). Internationaler Wolkenatlas: Handbuch zur Beobachtung von Wolken und anderen Meteoren. WMO-Nr. 407. Ich (Text). Genf: Weltorganisation für Meteorologie. ISBN  9263104077 .
• Weltorganisation für Meteorologie (1987). Internationaler Wolkenatlas: Handbuch zur Beobachtung von Wolken und anderen Meteoren. WMO-Nr. 407. II (Platten). Genf: Weltorganisation für Meteorologie. S. 196. ISBN  9263124078 .