KAUM JEMAND IN PITTSFIELD dürfte an jenem Mittwoch bemerkt haben, dass es schneite. Die dünnen Flocken, die am 13. November 1946 aus einer mächtigen Cumuluswolke in Massachusetts fielen, waren geschmolzen und verdampft, bevor sie den Boden erreichten. Und selbst wer seinen Blick zum Himmel richtete und die Niederschläge an der Wolkenbasis ausmachte, konnte die Bedeutung des bescheidenen Naturschauspiels nicht erahnen. Denn dazu hätte er es mit dem Sportflugzeug in Verbindung bringen müssen, das um die Wolke kurvte.
In der einmotorigen Fairchild sassen der Forscher Vincent Schaefer und sein Pilot Curtis Talbot. Eben waren sie auf einer Höhe von etwa vier Kilometern durch die Wolke geflogen, und Schaefer hatte eineinhalb Kilogramm Trockeneis aus dem Fenster gestreut. Es sah aus, als säte er baumnussgrosse graue Samenkörner. Auf die Ernte musste er nicht lange warten: Aus dem Streifen der Wolke, den das Flugzeug eben durchflogen hatte, fiel Schnee. «Ich wandte mich Curt zu, schüttelte ihm die Hand und sagte: ‹Wir haben es geschafft!›», schrieb Schaefer später in sein Labortagebuch.
Einer der ältesten Träume der Menschheit war Wirklichkeit geworden, so schien es. Keine abergläubischen Beschwörungen mehr, keine Regentänze, keine Stossgebete. «Schaefer liess es heute Nachmittag schneien über Pittsfield! Nächste Woche geht er über Wasser», sagte einer seiner Kollegen nach dem erfolgreichen Flug.
Am nächsten Tag erfuhr die Welt von Schaefers Experiment. «Drei-Meilen-Wolke in Schnee verwandelt», stand über einem Artikel in der «New York Times». Schaefer arbeitete im Forschungslabor der Firma General Electric , das die Versuche durchgeführt hatte. Der Chef des Labors, Irving Langmuir, war optimistisch, was die Zukunft der Wettermodifikation betraf: Das Verfahren der Wolkenimpfung mit Trockeneis könne zum Beispiel «schwere Schneefälle von Städten fernhalten und Wintersportorte mit Schnee versorgen».
Langmuir hatte bereits den Nobelpreis in Chemie gewonnen, als er während des Zweiten Weltkriegs per Zufall auf die seltsame Mechanik von Regen und Schnee stiess. Er arbeitete damals mit Schaefer am Problem der statischen Aufladung von Flugzeugen in Schneestürmen, die den Funkkontakt stören konnte. Bei Experimenten auf Mount Washington, der Heimat des «schlechtesten Wetters der Welt» im Nordosten der USA, stiessen sie auf ein sonderbares Phänomen: Alle ihre Geräte wurden im kalten Wind sofort von einer Eisschicht bedeckt. Die Luft war offenbar voller superkalter Wassertröpfchen, die nur auf eine Gelegenheit warteten, an einer Antenne oder einem Drahtseil zu Eis zu gefrieren.
Die beiden Forscher gaben die Funkstudien auf und widmeten sich dem Innenleben von Wolken. Es war damals allgemein bekannt, dass Wasser in einer Wolke nicht einfach gefriert, wenn die Temperatur in ihr unter null Grad sinkt. Doch die Frage war, warum? Warum gab es im Winter Wolken, aus denen es schneite, und andere, nicht weniger kalte, in denen aus den superkalten Wassertröpfchen keine Eiskristalle werden wollten?
Die Wassertröpfchen in einer Wolke bilden sich um mikroskopisch kleine sogenannte Kondensationskerne: Staub, Russ, Salzkristalle. Die Tröpfchen sind oft so klein, dass es Millionen davon braucht, um einen einzigen Regentropfen zu bilden, der es bis auf die Erdoberfläche schafft.
Liegt die Temperatur der Wolke über dem Gefrierpunkt, bildet sich ein solcher Tropfen, wenn die kleinen Tröpfchen zusammenstossen. Häufig löst sich eine Wolke jedoch auf, bevor die Tropfen die kritische Grösse erreicht haben, und es regnet nicht.
Ist die Wolke kälter als null Grad, können die Wassertröpfchen zu mikroskopisch kleinen Eiskristallen gefrieren, an denen wiederum andere Wassertröpfchen festfrieren, bis eine Flocke entsteht, die als Schnee oder geschmolzen als Regen zur Erde fällt. Noch in der Wolke lösen sich von den Flocken kleine Eiskristalle, an denen weitere Wassertröpfchen festfrieren. Diese Kettenreaktion kommt in vielen Wolken aber offenbar nicht in Gang. Langmuir und Schaefer wollten herausfinden, warum.
Während Langmuir theoretische Überlegungen anstellte, versuchte Schaefer, das Phänomen im Labor zu untersuchen. Er legte eine Tiefkühltruhe mit schwarzem Samt aus und montierte einen Scheinwerfer so, dass Eiskristalle darin durch ihre Lichtreflexion sichtbar würden. Wenn er in die Truhe hauchte, kondensierte sein Atem bei minus 23 Grad zu kleinen Wassertröpfchen: Schaefer hatte eine superkalte Wolke ins Labor geholt.
In über hundert Experimenten fügte er einmal Vulkanasche, dann Talk, Schwefel oder andere Stoffe hinzu. Doch was er auch unternahm: es bildeten sich keine Eiskristalle – bis am 13. Juli 1946 der Zufall nachhalf. Schaefer fand an diesem Morgen seine Tiefkühltruhe ausgeschaltet vor. Um mit seinen Experimenten möglichst schnell fortfahren zu können, legte er ein Stück Trockeneis hinein. Trockeneis ist die feste Form des ungiftigen Kohlendioxids, das bei minus 78 Grad gefriert und bei Zimmertemperatur einen dicken Rauch erzeugt, der bei Bühnenshows beliebt ist.
Bei Schaefer führte das Trockeneis zum ersten Schneesturm in der Kühltruhe. Weitere Tests zeigten klar, dass die entscheidende Eigenschaft des Trockeneises seine tiefe Temperatur war: Bei mindestens minus 39 Grad gefroren alle Wassertröpfchen spontan zu Eiskristallen.
Was einer Wolke aus superkalten Wassertröpfchen fehlte, waren die ersten Eiskristalle, die die Kettenreaktion zur Schneebildung anstiessen. Wenn sich die Wirklichkeit wie das Innere von Schaefers Kühltruhe verhielt, konnten diese ersten Eiskristalle einfach erzeugt werden: Man musste bloss kleine Partien der Wolke auf minus 39 Grad abkühlen. Und genau das tat Schaefer, als er das Trockeneis über Pittsfield abwarf.
Um eine genaue Vorstellung davon zu bekommen, was dabei geschah, mussten aufwendige Berechnungen gemacht werden. Dafür stellte Langmuir den Physiker Bernard Vonnegut an (den Bruder des Schriftstellers Kurt Vonnegut). Er sollte herausfinden, wie viel Trockeneis für welche Menge Schneekristalle nötig ist. Dabei kam Vonnegut eine Idee: Wenn die ersten Eiskristalle die Kettenreaktion zur Schneebildung anstossen konnten, warum nicht auch andere Stoffe, die eine ähnliche Form hatten wie Eiskristalle? Vonnegut ging die Kristallstrukturen von über tausend Stoffen in Tabellen durch und wählte drei für Tests in der Tiefkühltruhe aus. Nach einigen Fehlversuchen führte einer davon, Silberiodid, zum Erfolg: Es brachte die Miniwolke in der Tiefkühltruhe sofort zum Schneien – im Gegensatz zum Trockeneis aber bei einer Temperatur von weit über minus 39 Grad.
Es gab also zwei Möglichkeiten, die ersten Eiskristalle in einer Wolke zu erzeugen: Temperaturen kälter als minus 39 Grad oder das Verteilen von Silberiodidkristallen.
Schaefer machte weitere Testflüge mit Trockeneis. Einer davon schien so erfolgreich, dass es die Rechtsabteilung von General Electric mit der Angst zu tun bekam. Am Mittag des 20. Dezember 1946 impfte Schaefer die Wolken über Schenectady, New York, mit elf Kilogramm Trockeneis. Gut zwei Stunden später begann es zu schneien und hörte acht Stunden nicht mehr auf. Es waren die heftigsten Schneefälle des ganzen Winters. Schaefer war sich zwar sicher, dass nicht er für die zwanzig Zentimeter Schnee verantwortlich war, doch darauf wollten sich die Anwälte von General Electric nicht verlassen und verboten vorerst alle weiteren Versuche.
Es gelang Langmuir schliesslich, das amerikanische Militär für seine Arbeit zu interessieren. Im Februar 1947 wurde das Projekt Cirrus ins Leben gerufen, während dessen zum ersten Mal Silberiodid zum Einsatz kam. Der Stoff hatte den Vorteil, dass er nicht mit einem Flugzeug ausgebracht werden musste. Man konnte vielmehr unter einer vielversprechenden Wolke Rauch mit Silberiodid erzeugen, der dann von alleine zur Wolke hochstieg.
Das Projekt wurde bald schon öffentlich kritisiert, und selbst Wissenschafter, die daran beteiligt waren, hielten Langmuir vor, seine Daten zu optimistisch zu interpretieren. Im Oktober 1947 versuchte er, die Kraft eines Hurrikans zu dämpfen, indem er ihm zu viele Kondensationskeime einimpfte und so die Dynamik der Wolken störte. Tatsächlich machte der Hurrikan einen 90-Grad-Bogen, nachdem Langmuirs Team das Trockeneis abgeworfen hatte. Obwohl eine solche Bewegung für einen Hurrikan nichts Ungewöhnliches ist, war sich Langmuir sicher, dass er es gewesen war, der ihn vom Weg abgebracht hatte. Später behauptete er, seine Versuche in Sorocco, New Mexico, hätten Regen am mehr als 1000 Kilometer entfernten Mississippi ausgelöst, obwohl es keinen Beweis dafür gab, dass die zwei Ereignisse zusammenhingen.
Für alle, die etwas vom Wetter verstünden, sei eine solche Behauptung schlicht «phantastisch», schrieben Langmuirs Kritiker. Zu seinen Gegnern gehörte auch das US Weather Bureau der amerikanischen Regierung, das eigene Versuche unternommen hatte und dabei zum Schluss gekommen war, die Wolkenimpfung sei von «relativ geringer wirtschaftlicher Bedeutung». Langmuir entgegnete trocken: «Die Kontrolle eines Systems von Cumuluswolken verlangt Wissen, Geschick und Erfahrung.»
Langmuir glaubte bis zu seinem Tod im Jahr 1957, dass seine Experimente funktionierten, doch die meisten Wissenschafter waren skeptisch, und die finanzielle Unterstützung für die Experimente schwand. Zwar zweifelte niemand daran, dass das Impfen von Wolken mit Gefrierkernen zur Bildung von Eiskristallen führt. Doch viele hielten es für unbelegt, dass in der Folge wirklich mehr Regen den Boden erreicht. Langmuirs statistische Analysen waren mangelhaft, und bis heute ist die Verarbeitung der Daten ein Problem der Regenmacher, denn anders als in Schaefers Tiefkühltruhe weiss man bei Experimenten in der Atmosphäre nie, ob der Regen nicht auch ohne Wolkenimpfung gefallen wäre.
Schaefer arbeitete nach dem Ende des Projekts Cirrus 1953 an verschiedenen meteorologischen Problemen. Er starb 1993 87-jährig in Schenectady, wo er ein halbes Jahrhundert zuvor für die heftigsten Schneefälle des Winters gesorgt hatte – oder auch nicht.
In kleinerem Umfang wird auch heute noch am Wetter auf Bestellung geforscht. Die Weather Modification Association hält jährlich ihre Treffen ab, und es gibt einige Forschungsgruppen, die Experimente auf solider statistischer Basis machen wollen. Eine Ansicht hat sich jedoch durchgesetzt: Das Wetter ist zu kompliziert, als dass es sich mit einfachen Mitteln manipulieren liesse.
Das musste kürzlich auch der russische Präsident Wladimir Putin einsehen, als er für die 700-Jahr-Feier von St. Petersburg schönes Wetter garantieren wollte. Über eine Million Franken waren budgetiert für zehn Flugzeuge der russischen Armee, die heranziehende Regenwolken vor dem Fest hätten impfen sollen. Aufgabe der Piloten wäre gewesen, so teilte der russische Wetterdienst mit, «dem Regen nicht zu erlauben, die Feierlichkeiten an der Newa zu trüben». Doch als Putin seine Staatsgäste vor der Statue Peters des Grossen begrüssen und mit ihnen zur Isaakkathedrale spazieren wollte, regnete es in Strömen.