Tropfen um Tropfen

News: Tropfen um Tropfen

Wenn die Wettervorhersage Regen meldet, kann man in etwa abschätzen, wann und wo man besser einen Regenschirm einpackt. Wie aber sich die Tropfen bilden, sorgt unter Wissenschaftlern immer noch für Diskussionen. Eine Simulation zeigt nun, dass kleine Turbulenzen in den Wolken womöglich dafür verantwortlich sind: Wie eine Zentrifuge schleudern sie die winzigen Tröpfchen an den Rand des Wirbels, wo sie zu größeren Tropfen verschmelzen.

Antje Findeklee

Graue Wolken hängen tief am Himmel, feuchte Luft kriecht unter die Jacke, ungemütlicher Wind pfeift um die Häuserecken. Schmuddelwetter. Und zu guter Letzt fängt es auch noch an zu regnen. Genervt fragt sich mancher Spaziergänger: Warum ausgerechnet jetzt?

Dieselbe Frage stellen sich auch Meteorologen, denn was den Regenschauer angeht, klaffen bei ihnen Theorie und Erfahrung recht weit auseinander. Sie sind sich zwar darüber einig, wie sich Tropfen bilden: Wasserdampf kondensiert an winzigen Staub- und Schmutzteilchen in der Atmosphäre, die Partikel wachsen immer weiter an, bis sie etwa einen Millimeter Durchmesser haben, und sind damit schwer genug, um zu fallen – es regnet.

Ganz und gar nicht stimmen die Forscher aber darin überein, wie lange dieser Prozess dauert. "Wenn man die Zeit abschätzt, die Tropfen brauchen, um von Mikrometern auf Millimeter anzuwachsen, käme man auf etwa 10 bis 15 Stunden", erklärt Gregory Falkovich vom Weizmann Institute of Science in Rehovot. Doch wie man aus Erfahrung weiß, kann das sehr viel schneller gehen – manchmal fallen die ersten Tropfen schon nach einer halben Stunde.

Die Theoretiker hatten schon länger den Wind in Verdacht. Er sollte die relative Geschwindigkeit der winzigen Tröpfchen erhöhen, die dadurch häufiger kollidieren und so schneller verschmelzen würden. Doch die damit gefütterten Modelle lieferten noch immer nicht die erhofften Ergebnisse.

Falkovich und seine Kollegen bieten nun einen neuen Erklärungsansatz. Sie gehen davon aus, dass Turbulenzen im Innern der Wolken wie Zentrifugen wirken und die Mikrometer-großen Teilchen an die Ränder der Wirbel schleudern, wo sie sich zusammenlagern. "In diesen dichten Ansammlungen ist die Wahrscheinlichkeit sehr hoch, dass sie kollidieren und größere Tropfen bilden", erläutern sie. Den Ergebnissen ihrer Simulationen zufolge hätten die Cluster etwa einen Millimeter Durchmesser – genau die richtige Größe für einen ordentlichen Regentropfen.

Die Forscher gehen davon aus, dass ihr Modell auch auf andere Systeme anwendbar ist, wie zum Beispiel Treibstoff in Verbrennungsmotoren oder Schadstoffe in der Luft. Falkovich aber geht es vor allem um das Wetter: "Ich würde Meteorologen gern eine einfache Formel geben können, die ihnen sagt – wenn der Wind so und so stark ist, dann wird in vierzig Minuten Regen fallen – aber das ist immer noch ein Traum."