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Große Wetterereignisse können mit kosmischer Strahlung aufgespürt werden

Ein Team britischer und amerikanischer Wissenschaftler hat ein neues Verfahren zum Nachweis großer Wettereignisse entdeckt, die 32 km weit oben in der Erdstratosphäre vorkommen. Erstaunlicherweise hat 0,8 km unter der Erdoberfläche in einer alten Eisenmine eingefangene kosmisc...

Ein Team britischer und amerikanischer Wissenschaftler hat ein neues Verfahren zum Nachweis großer Wettereignisse entdeckt, die 32 km weit oben in der Erdstratosphäre vorkommen. Erstaunlicherweise hat 0,8 km unter der Erdoberfläche in einer alten Eisenmine eingefangene kosmische Strahlung das Potential, winterliche Wetterereignisse auf der nördlichen Hemisphäre zu identifizieren. Wissenschaftler des Nationalen Zentrums für atmosphärische Wissenschaften (NCAS) und des Science and Technology Facilities Council (STFC) des Vereinigten Königreichs arbeiteten mit Kollegen des US-amerikanischen Projekts MINOS zusammen, um Daten über kosmische Strahlen zu bewerten, die in einer stillgelegten Eisenmine in Minnesota im mittleren Westen der USA erfasst werden. Das Ziel des MINOS-Projekts besteht darin, die Eigenschaften von Neutrinos (Teilchen ohne Ladung und einer Masse von Null) zu untersuchen und aus höheren Schichten der Atmosphäre stammende Myonen als Rauschen im Detektor zu messen. Die Daten aus vier Jahren zeigten, dass ein Teil hochenergetischer kosmischer Strahlung (die die Erde aus allen Richtungen treffenden energiegeladenen Teilchen aus dem Weltall) einen Detektor tief unter der Erde erreicht und perfekt zu Temperaturmessungen in der Stratosphäre (auch als Atmosphäre oberhalb der Troposphäre bekannt) passt, erklärten die Forscher. "Es ist eigentlich ganz lustig, eine halbe Meile unter der Erde zu sitzen und Teilchenphysik zu betreiben", bemerkte der Mitverfasser der Studie Dr. Giles Barr von der Universität Oxford. "Noch besser ist zu wissen, dass wir von dort unten sogar einen Teil der Atmosphäre überwachen können, der sonst ziemlich schwierig zu vermessen ist." Den Wissenschaftlern zufolge lassen die Erkenntnisse erkennen, wie kosmische Strahlung zur Identifizierung von Wetterereignissen eingesetzt werden kann, die erhebliche Auswirkungen auf die Strenge der durchzumachenden Winter haben können. Es ist außerdem darauf hinzuweisen, dass die Wetterereignisse gleichsam Einfluss auf die Ozonmenge über den Polen haben. Auch bereits vorhandene, zur Verbesserung der Wetterberichte zum Einsatz kommende Klima- und Wettervorhersagemodelle würden bei der Identifizierung von Wetterereignissen und beim Verständnis von deren Häufigkeit ganz beträchtlich von neuen Techniken profitieren. "Bis jetzt waren wir noch auf Wetterballons und Satellitendaten angewiesen, um an Informationen über diese bedeutenden Wetterereignisse zu gelangen", erläuterte Dr. Scott Osprey, leitender Wissenschaftler vom NCAS. "Jetzt können wir möglicherweise auf Aufzeichnungen von bis zu 50 Jahre zurückreichenden Daten über die kosmische Strahlung zugreifen, die uns eine ziemlich genaue Vorstellung davon geben, was innerhalb dieser Zeit hinsichtlich der Temperatur in der Stratosphäre geschehen ist. Wir freuen uns, dass auch die von anderen großen Untergrunddetektoren weltweit gesammelten Daten zur Untersuchung dieses Phänomens herangezogen werden können." Die Wissenschaftler erklärten, dass die kosmischen Strahlen (auch als Myonen bekannt) in der Folge des Zerfalls anderer kosmischer Strahlen (bekannt als Mesonen) erzeugt werden. Die Forscher gehen davon aus, dass sich die Atmosphäre bei steigender Temperatur ausdehnt, was zur Zerstörung von weniger Mesonen beim Zusammenprall mit Luft führt. Somit bleiben mehr Mesonen übrig, die auf natürliche Weise zu Myonen zerfallen, und so steigt die Anzahl der erfassten Myonen. Den Wissenschaftlern kam es bei dieser Studie allerdings seltsam vor, dass sie während der Wintermonate gelegentliche und plötzliche Anstiege der Myonenpegel beobachteten. Die Anstiege wurden nur an wenigen Tagen hervorgerufen, stellten sie fest. Die Bewertung der Daten ergab, dass diese Änderungen zeitgleich mit plötzlichen Anstiegen der Stratosphärentemperatur auftraten. Die Wissenschaftler beobachteten an einigen Stellen sogar einen Temperaturanstieg von 40°C. So entdeckten sie ein markantes Wetterereignis, eine sogenannte plötzliche Stratosphären-Erwärmung. Den Wissenschaftlern zufolge treten diese Ereignisse in der Regel alle zwei Jahre und eher zufällig auf. Folglich können die in dieser jüngsten Studie ermittelten Daten zur kosmischen Strahlung effektiv zum Einsatz kommen, um diese Ereignisse zu identifizieren. Dr. Osprey betonte: "Diese Studie ist ein großartiges Beispiel für den Erfolg internationaler Partnerschaften und interdisziplinärer Forschung." "Man kann nur ahnen, welche anderen Geheimnisse noch auf ihre Entschlüsselung warten." Die Ergebnisse der Studie wurden in der Zeitschrift Geophysical Research Letters veröffentlicht.

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