Existenz von Koronaentladungen an Blattspitzen während Gewittern wissenschaftlich bestätigt

Die wissenschaftliche Gemeinschaft hat erstmals eine direkte Bestätigung für ein schwer fassbares elektrisches Phänomen erhalten: schwache Koronaentladungen, die während Gewittern von den Spitzen von Blättern ausgehen. Was über Jahrzehnte hinweg lediglich eine theoretische Annahme oder das Ergebnis kontrollierter Laborbeobachtungen war, konnte im Sommer 2024 unter natürlichen Bedingungen zweifelsfrei dokumentiert werden. Diese Entdeckung markiert einen Wendepunkt in der Erforschung atmosphärischer Elektrizität.

Ein Forschungsteam unter der Leitung des Meteorologen Patrick McFarland von der Pennsylvania State University konnte diesen Durchbruch erzielen, der ein neues Licht auf die komplexen Wechselwirkungen zwischen atmosphärischer Elektrizität und der Biosphäre wirft. Die primären Messungen fanden in Pembroke, North Carolina, statt, während weitere Belege durch die gezielte Verfolgung von Sturmsystemen gesammelt wurden, die sich von Florida bis nach Pennsylvania in den USA erstreckten. Um die Entladungen sichtbar zu machen, die für das bloße menschliche Auge unsichtbar bleiben, nutzten die Experten ein mobiles Labor mit speziellen Sensoren für elektrische Felder und einer hochempfindlichen Ultraviolett-Kamera (UV), die auf einem Periskop montiert war.

Der physikalische Prozess hinter diesem Phänomen ist faszinierend: Die enorme elektrische Energie in der Atmosphäre erzeugt eine starke Ladung, die wiederum eine entgegengesetzte Ladung im Boden induziert. Diese Ladung wandert zu den exponiertesten Punkten der Vegetation – in diesem Fall zu den äußersten Blattspitzen. Die verwendete UV-Kamera, die Strahlungen im Bereich von 255 bis 273 Nanometern erfasst, war entscheidend für den Nachweis. Die Videoanalysen zeigten Cluster von UV-Lichtblitzen, die synchron mit den Bewegungen der Äste im Wind auftraten. Während eines einzigen 90-minütigen Beobachtungsfensters während eines Sturms registrierte das Team 41 separate Koronaentladungen, von denen einige eine Dauer von bis zu drei Sekunden erreichten.

Die Ergebnisse dieser Pionierarbeit wurden Anfang 2026 in der Fachzeitschrift Geophysical Research Letters veröffentlicht und lösen damit ein langjähriges wissenschaftliches Rätsel, das zuvor nur auf indirekten Daten über Anomalien in elektrischen Feldern über Wäldern basierte. Patrick McFarland unterstrich die Bedeutung dieser Entdeckung mit den Worten: „Diese Dinge passieren tatsächlich; wir haben sie gesehen; jetzt wissen wir sicher, dass sie existieren.“ Bereits seit der Mitte des 20. Jahrhunderts deuteten Laborversuche darauf hin, dass solche Entladungen Verbrennungen an den Blattspitzen verursachen können, was potenziell Zellmembranen und Chloroplasten schädigt und somit die Photosynthese beeinträchtigt.

Aus ökologischer Sicht stellt sich nun die Frage, wie sich diese wiederkehrenden elektrischen Belastungen langfristig auf die Gesundheit der Baumkronen und das gesamte Waldökosystem auswirken. Forscher vermuten, dass die Cuticula, die schützende Wachsschicht der Blätter, durch die ständige Einwirkung Schaden nehmen könnte. Zudem belegten frühere Studien der Pennsylvania State University, dass Koronaentladungen Hydroxyl-Radikale (OH) und Hydroperoxyl-Radikale (HO2) erzeugen. Diese chemischen Verbindungen beeinflussen die Luftqualität, indem sie einerseits Treibhausgase neutralisieren, andererseits aber die Bildung von bodennahem Ozon fördern. Angesichts der Tatsache, dass weltweit etwa zwei Billionen Bäume in gewitteranfälligen Regionen wachsen und zu jedem beliebigen Zeitpunkt rund 1800 Gewitter aktiv sind, gewinnt dieses Phänomen eine enorme Bedeutung für die globale atmosphärische Chemie.