English Title: Importance of Bacteria and Pollen as Cloud Condensation Nuclei and Ice Nuclei in Tropospheric Clouds

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Abstract

Die Hauptaufgabe der vorliegenden Arbeit lag in der Untersuchung der Rolle von Bakterien und Pollen als Wolkenkondensations- und Eiskeime unter kontrollierten und atmosphärisch relevanten Bedingungen im Labor. Über derartige Wolkenprozesse können biologische Aerosole auch den Strahlungshaushalt der Erdatmosphäre und damit das Klima der Erde beeinflussen. Lebende Bakterien, deren Stamm aus Wolkenwasser und Gletschereis extrahiert wurde, lösten die Eisbildung im Temperaturbereich von 0 bis -10°C über Immersionsgefrieren und von -15 bis -25°C über Depositionsnukleation aus. Der maximale eisaktive Bakterienanteil lag bei etwa 1%. Alterung, Dunkelheit und Kälte hatten keinen Einfluss auf den Anteil der eisaktiven Zellen. Wolkenkondensation trat bei Wasserübersättigungen von 0,06 bis 0,07% ein. Pollen erwiesen sich bei Temperaturen von -10 bis -25°C als gute Immersionseiskeime. Der maximale eisaktive Anteil von Birkenpollen lag bei etwa 70%, von Hasel- und Sonnenblumenpollen gefroren bis zu 53% beziehungsweise 60%.

Translation of abstract (English)

This work aimed at determining the role of bacteria and pollen as cloud condensation and ice nuclei in the laboratory under controlled and realistic atmospheric conditions. By these microphysical processes, biological aerosols can impact on the radiation budget of the atmosphere and though on the climate of our planet. Living bacterial cells isolated from cloud water and glacier melt water initiate ice formation in the immersion freezing mode in the temperature range from 0 to -10°C as well as in the deposition nucleation mode from -15 to -25° C. The maximum ice active fraction of bacteria was around 1 %. Ageing, darkness and cold temperatures did not change the fraction of ice-active cells. Cloud condensation activation appeared at water supersaturation conditions between 0,06 und 0,07 %. Pollen acted as ice nuclei in the immersion freezing mode at temperatures between 0 to -10° C. Birch pollen reached maximum ice active fractions of 70 %. Hazel and sunflower pollen froze at maximum values of 53% and 60 %, respectively.