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11.01.2019 | Nancy Bolze
Ein Kältelabor ist ein Raum, in dem die Temperatur weit unter dem Gefrierpunkt liegt. Forschende können darin Schnee und Eis untersuchen oder auch Messinstrumente testen, bevor sie diese in den Alpen oder in Polargebieten benutzen.
Am WSL-Institut für Schnee- und Lawinenforschung in Davos, kurz SLF, gibt es ein Kältelabor mit fünf Kältekammern. Sie sind je rund 20 m2 gross und erinnern an begehbare Tiefkühler. Das Labor ist das ganze Jahr in Betrieb, damit die Forschenden zu jeder Jahreszeit Schnee, Eis und Permafrost untersuchen können. Sie nutzen die Kältekammern für verschiedene Zwecke: zur Herstellung von Schnee, als Labor für Experimente mit Schnee und Eis, sowie zur Lagerung von Schneeproben.
Schnee aus der Schneemaschine
Mit der Schneemaschine produzieren SLF-Forschende Schneekristalle, um die Eigenschaften von Schnee besser zu verstehen. Sie können damit im Sommer wie im Winter immer den gleichen Schnee herstellen.
In der Maschine entstehen die Kristalle genau wie in den Wolken, das heisst aus Wasserdampf, der sich abkühlt. Dafür wird eiskalte Luft von -20°C über einem Wasserbad (30°C warm) mit Wasserdampf angereichert. Daraus entsteht noch kein Schnee, denn reines Wasser bleibt zu -35°C flüssig.
Damit sich nun Schneekristalle formen, braucht der Wasserdampf etwas, an das er sich festhalten kann. In der Natur sind es winzigste Staubteilchen in der Luft. In der Schneemaschine sind dafür sehr dünne Fäden gespannt, an denen die Schneekristalle wachsen. Eine automatische Bürste streift sie in regelmässigen Abständen vorsichtig ab. Die kleinen Schneekristalle fallen in eine Kiste und können untersucht werden.
Kein Kristall gleicht dem anderen
Die Schneemaschine kann unterschiedliche Kristallformen herstellen. Je nachdem wie kalt und feucht die Luft ist, entstehen aus den gefrorenen Wassertröpfchen sechseckige Kristalle, Nadeln oder kleine Plättchen.
Hier siehst du einen Zeitrafferfilm über einen Schneekristall, der zwischen etwa -15°C und -12°C wächst. Insgesamt vergingen 70 Minuten, bis sich das Kristall ausbildete.
Experimente im Kältelabor
Im Kältelabor können die Forschenden den Schnee aus der Maschine genau untersuchen. Er schmilzt dabei nicht, weil die Temperatur im Labor mit -15°C ähnlich tief ist wie in der Schneemaschine.
Mit einem Computertomographen machen die Forschenden 3D-Fotos von Schneeproben, die sie aus Polargebieten mitgebracht haben. Solche Computertomographen gibt es auch im Krankenhaus. Ärztinnen und Ärzte benutzen sie, um Organe oder komplizierte Knochenbrüche sichtbar zu machen.
Die Forschenden des SLF untersuchen auch praktische Dinge aus dem Alltag und beantworten damit verschiedene Fragen, zum Beispiel: Wie verhalten sich Autoreifen auf Schnee? Wie sollte Speiseeis am besten zusammengesetzt sein, damit es im Sommer nicht zu schnell schmilzt?
Im Kältelabor kann es ganz schön kalt sein. Normalerweise liegen die Temperaturen zwischen -35°C und 0°C, doch auch -40°C sind möglich!
Für die Arbeit mit dem Computertomographen oder am Mikroskop tragen die Forschenden darum wärmende Kleidung. Sie besteht aus einem Ganzkörper-Daunenanzug, dicken Handschuhen, Wärmestiefeln und einer gefütterten Mütze.
