Staubteilchen : Wie Wüstensand im Klimagetriebe wirbelt

Milliarden Tonnen Saharastaub bläst der Wind über den Atlantik. Wissenschaftler erforschen in der Luft, am Boden und via Satellit die Folgen für das Klima.

Wenn wieder einmal eine Hitzewelle aus dem Süden nach Mitteleuropa drängt, färbt manchmal auch Staub aus der Sahara den Himmel über den Alpen schmutzig braun und gibt dem Regen einen schlammigen Ton. Ansonsten macht sich die ferne Wüste beim Wetter hierzulande nur selten bemerkbar. Weltweit sieht das schon anders aus. Schließlich bläst der Wind jedes Jahr rund 1,5 Milliarden Tonnen Staub aus den Wüsten in den Himmel. Um diese Menge abzufahren, bräuchte man mehr als 50 Millionen schwere Sattelzüge. Bei solchen gigantischen Mengen an Staub am Himmel kann ein Einfluss aufs Klima kaum ausbleiben.

Wie der genau aussieht, untersuchen derzeit deutsche Forscher im Atlantik zwischen den Kapverdischen Inseln und Barbados. Denn über diese Route bläst der Passatwind jede Menge Wüstenstaub. Gleich am ersten Tag hatten die Forscher Glück und trafen auf eine mächtige Staubwolke. "Die konnten wir mit dem Forschungsflugzeug 'Falcon' von den Kapverden bis in die Karibik verfolgen und mit unseren Instrumenten messen", sagt Bernadett Weinzierl vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Oberpfaffenhofen.

Besonders interessiert sie, wie der Staub sich auf seinem Weg über den Atlantik verändert. Die Erkenntnisse sollen helfen, große Unsicherheiten zu beseitigen, die nach wie vor in der Klimaforschung über Staub bestehen. Einige grundlegende Zusammenhänge konnten in den vergangenen Jahren aufgedeckt werden. So bläst der Wind in der Sahara verschieden große Staubkörnchen in die Luft, deren Durchmesser oft nicht einmal einen Tausendstelmillimeter erreicht. Mit bloßem Auge sieht man daher nur eine Dunstwolke. Wie normale Wolken aus Wasserdampf reflektieren die Staubteilchen dort oben Sonnenstrahlen. Unter einer solchen Wolke gibt es weniger Licht und es wird daher kühler, während die "Aerosole" genannten Schwebeteilchen oben Sonnenwärme speichern und so die Luft in der Höhe aufheizen können. Nachts hingegen fangen die Staubpartikel die infrarote Strahlung ab, die von der erwärmten Erdoberfläche aufsteigt. Dadurch erwärmt sich die Atmosphäre. Beide Effekte hängen obendrein von der Größe der Staubkörner ab. Je größer die Partikel, umso besser fangen sie zum Beispiel die Wärmestrahlen vom Boden ab.

"Selbst richtig große Teilchen mit 10 oder 20 Mikrometern werden vom Passatwind bis in die Karibik getragen, wo wir sie ebenfalls bereits entdeckt haben", sagt Weinzierl. Da schwere Staubkörner viel schlechter als kleine Leichtgewichte in der Luft schweben, sollten auf dem langen Weg deutlich mehr der großen Kaliber im Ozean landen als von den kleinen. Soweit die Theorie, wie das Ganze in der echten Klimaküche über dem Atlantik aussieht, messen die Forscher jetzt vom Boden, aus der Luft und auch von Satelliten aus.

Die Aerosole haben jedoch noch einen weiteren Einfluss auf das Klima. An ihnen schlägt sich die praktisch immer vorhandene Luftfeuchtigkeit nieder und es bilden sich kleine Tröpfchen. Weil an ihnen weiterer Wasserdampf kondensiert, wachsen sie weiter, bis die Luftfeuchtigkeit zu gering wird. "Schweben also viele Aerosole in der Luft, entstehen auch viele, eher kleine Wassertröpfchen", sagt die DLR-Forscherin. Diese halten sich länger in der Luft als schwere Tropfen. So entstehen weiße Wolken, die Sonnenstrahlen gut reflektieren und dadurch das Klima in den tiefen Schichten der Atmosphäre kühlen.

Saharastaub liegt nicht allein in der Luft

Besonders gut schlägt sich in Laborversuchen die Luftfeuchtigkeit am Saharastaub nieder, wenn es kalt ist. Dann bilden sich keine Wassertröpfchen, sondern winzige Eiskristalle, die das Sonnenlicht noch besser reflektieren. "Wir wollen mit unseren Experimenten auch herausfinden, ob der Saharastaub überhaupt in so hohe Luftschichten geblasen wird, in denen sich Eis bildet", erläutert Weinzierl einen weiteren Aspekt der Forschungsflüge. Bei Oberflächentemperaturen von 30 Grad Celsius liegt die Frostgrenze in der Luft über diesen tropischen Gewässern in mehr als vier Kilometern Höhe. Zumindest im Sommer stehen die Chancen auf Eiswolken aus Saharastaub ersten Erkenntnissen zufolge gut.

Saharastaub ist bei Weitem nicht das einzige Aerosol in der Luft. Von den fünf Milliarden Tonnen Schwebeteilchen, die weltweit jedes Jahr in die Atmosphäre geblasen werden, sind rund 1,5 Milliarden Tonnen Wüstenstaub, von dem wiederum etwa 60 Prozent aus der Sahara kommt. Aus dem Süden der Wüste kommt ein weiteres Aerosol, das die Forscher verfolgen: Ruß. Er entsteht, wenn die Bewohner der Sahelzone die vertrocknete Vegetation abbrennen, um später auf dem sprießenden Grün ihre Herden zu weiden. "Diese Partikel können sich mit dem Staub vermischen", sagt Holger Baars vom Leibniz-Institut für Troposphärenforschung in Leipzig.

Natürlich steigt auch aus Kohlekraftwerken und von Holzfeuern zum Kochen Ruß auf. Dazu kommen Schwefelverbindungen aus Kraftwerken, Auspuffen und auch aus Vulkanen. Die verwandeln sich in der Luft in Schwefelsäure und Sulfate. Verbinden sich diese Stoffe mit dem Saharastaub, verändern sie ihn stark, haben die Atmosphärenforscher in Laborexperimenten herausgefunden. Schwefelsäure hüllt dann die raue und zerkratzte Oberfläche der winzigen Körnchen ein und formt runde Kügelchen. "Diese reflektieren Strahlung viel besser als reiner Saharastaub", sagt Baars. Wie stark der Effekt in der realen Atmosphäre über dem Atlantik ist und welche Auswirkungen das auf das Klima hat, könnten die Messungen ebenfalls aufklären helfen.

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Kommentare

28 Kommentare Seite 1 von 4 Kommentieren

Auch nicht ohne

Zitat aus dem Artikel:

"Schließlich bläst der Wind jedes Jahr rund 1,5 Milliarden Tonnen Staub aus den Wüsten in den Himmel. Um diese Menge abzufahren, bräuchte man mehr als 50 Millionen schwere Sattelzüge."

Aus den rund vier Milliarden Tonnen jährlicher Rohölförderung weltweit wird auch grob überschlägig 1,5 Milliarden Tonnen Kraftstoff raffiniert. Der WIRD per LKW an die Tankstellen und Heizöltanks gefahren und anschließend zu bummelig 4 Milliarden Tonnen CO2 verbrannt, das viel länger in der Atmosphäre bleibt als der Wüstensand. Jedes Jahr.

Da kann sich die Sahara aber gleich wieder setzen.

Was gibt's da zu meckern?

"Wie kann eine Sandsturm Auswirkungen auf DAS Klima haben, wen das Klima laut WMO "der statistische Mittelwert des Wetters über mindestens 30 Jahre" ist?"

Vermutlich gibt es Wüstenstürme schon viel länger als 30 Jahre. Von daher beeinflussen sie selbstverständlich das Klima seit es Wüsten gibt. Vulkane tun das auch, wenn auch unregelmäßiger.

Aerosole in der Atmosphäre sind ein wichtiger Klimafaktor, da ist es schon gut wenn man die Mengen zuordnen kann.

@ zieten55

Vielen Dank, dass Sie mich auf allen verfügbaren Wegen mit "Beweisen" umstrittener Altprofessoren und Nicht- Klimawissenschaftler gegen die Existenz des Klimafaktors CO2 bombardieren. Da führen Leute mal eben mit Zettel und Bleistift aus, für was Klimawissenschaftler Hochleistungsrechner brauchen. Das wird dann lapidar als etwas bezeichnet, "das kein Mensch mehr versteht" (Gerlich). Hmm... und so einem soll ich glauben, dass Spurengase keine Klimawirkung haben?

Das deckt sich nicht mit den Messungen. Zwischen 1881 und 2009 hat sich die Durchschnittstemperatur in Deutschland um 1,1° erhöht, die Zahl der Hitzetage mit über 25° hat sich seit 1950 stellenweise verdoppelt. Die Arktis hat sich sogar um 3,5° erwärmt. Durch was soll das bewirkt werden, wenn nicht durch Klimagase?
Die Sonne kann es nicht sein, die schwächelt seit 1990 vergleichsweise rum. Die Welt wird trotzdem wärmer, wenn auch aus technischen Gründen in der nördlichen Hemisphäre gerade etwas weniger. Also bitte- wir haben Messungen, die sich mit den Klimamodellen decken; welchen Grund soll es geben, dem hektischen Geschnarre eines Prof. Gerlich mehr Gewicht beizumessen als dem übereinstimmenden Urteil der Leute vom Fach?

Bemühen Sie sich nicht weiter. Sie sind auf dem Holzweg, guter Mann.

Sag ich doch die ganze Zeit

"Das ist aber nicht so, sondern diese empfindlichen Größen werden deutliche Reaktionen zeigen, die wahrscheinlich die Störung verstärken oder abmindern."

Ich habe nie behauptet, dass das CO2 der einzige bestimmende Faktor für die Erderwärmung ist. Im Gegenteil, CO2 ist nur die Initialzündung für die Reaktion der "anderen Größen", wie der von Ihnen einkopierte Text richtig sagt. Eben diese Veränderungen sind schon heute zu beobachten. So hat sich der nördliche Jetstream durch die Minderung der Temperaturdifferenz zwischen Nordpol und Äquator bereits um 20% verlangsamt. Dadurch mäandert er stärker und modelliert gleichzeitig das Wettergeschehen in der Troposphäre unter ihm immer weniger. Die Folge ist, dass Hoch- und Tiefdruckgebiete wesentlich größer und stabiler werden können. Stellen Sie sich ein kontinentales Sommerhoch vor, das zwei, drei Monate lang für Temperaturen um 40° und Trockenheit sorgt. Sowas ist für 2050 vorhergesagt, wenn der CO2 Gehalt bis dahin verdoppelt wurde. Bis dahin ist der Nordpol nicht mehr weiß sondern schwarz, und dann schaukelt sich die Sache nochmal auf. 2100 werden Sommertemperaturen über 50° keine Seltenheit mehr sein. Vielleicht entlassen bis dahin die Meere ihr CO2 und das Methanhydrat, wird das nächste Glied der Wirkungskette wirksam. Diese Rückkopplungseffekte sind das Gefährliche, CO2 ist nur der Auslöser. Genau das sage ich immer wieder.
Wer auf einem Haufen Mikadostäbchen hockt sollte sich genau überlegen, an welchem Stab er rüttelt.

Nachschlag

"Das ist aber nicht so, sondern diese empfindlichen Größen werden deutliche Reaktionen zeigen, die wahrscheinlich die Störung verstärken oder abmindern."

Beides, würde ich sagen. Mal so, mal so. Im Moment kühlt das schmelzende Polareis die umliegenden Regionen so lange bis keins mehr da ist. Eventuell wird auch der Golfstrom kürzer oder nimmt einen anderen Verlauf, was eventuell noch einmal der Erwärmung in Nordeuropa entgegenwirkt. Das überlagert die Grundtendenz aber nur befristet. Die gegenwärtige Stagnation des Temperaturanstiegs wird damit erklärbar.

Vielleicht wäre eine Verdoppelung des CO2- Gehalts gar nicht so kritisch, wenn sie über 20.000 Jahre stattfinden würde. Das Problem ist, dass dies in nur 200 Jahren geschieht, was heftige Ausschläge im System zur Folge haben wird.

Es muss ja auch keine Jahrtausendflut oder -dürre sein. Stellen Sie sich vor, es fängt in einem kalten März mal an zu schneien und es hört drei Wochen nicht wieder auf. Haben Sie Nahrungsmittel und Spiritus für vier Wochen auf Vorrat?