StaubteilchenWie 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. von 

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.

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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.

Erschienen im Tagesspiegel

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Leserkommentare
  1. 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.

  2. Werter Autor, was verstehen Sie unter "Klimagetriebe"? Meinen Sie damit, jenes technische Teil, mit denen Gänge geschaltet werden? Wer schalotet beim Klima die Gänge? Wie kann eine Sandsturm Auswirkungen auf DAS Klima haben, wen das Klima laut WMO "der statistische Mittelwert des Wetters über mindestens 30 Jahre" ist?

    Der Sand muss also zuerst das Wetter beeinflussen, ehe er Auswirkungen auf das Klima hat und zwar mindestens dreißig Jahre lang! Aber welches Klima soll dann beeinflusst werden? Wir haben ein globales System von Klimazonen, z. B. nach Köppen:

    http://www.geolinde.musin.de/klima/koeppen_klimaklassifikation.htm

    In jeder Klimazone gibt es unterschiedliche Klimate - humide, semiaride, aride, kontinentale, maritime - welches meinen Sie dann?

    Übrigens der Saharasand ist seit Jahrtausenden der mineralische Dünger für den Regenwald in Südamerika.

    http://www.helpster.de/sahara-sand-so-erreicht-er-europa_146219

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    "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.

  3. "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.

  4. Pardon, ich hatte einen kleinen, aber wichtigen Punkt vergessen:

    Das Wetter ist der augenblickliche dynamische Zustand der Atmosphäre, der durch die meteorologischen Elemente bestimmt wird:

    http://www.geodz.com/deu/d/meteorologische_Elemente

    Das KLIMA ist laut WMO "der statistische Mittelwert des Wetters über mindestens 30 Jahre" AN EINEM BESTIMMTEN GEOGRAFISCHEN ORT. Es wird durch die KLIMAZONE bestimmt und durch die KLIMAFAKTOREN beeinflusst!

    KLIMAZONEN: http://www.die-klimazonen.de/uebersicht.html

    KLIMAFAKTOREN:
    http://www.geo.fu-berlin.de/fb/e-learning/pg-net/themenbereiche/klimageo...

    Es gibt auf der Erde kein Globalklima, sondern nur ein globales System von KLIMAZONEN mit unterschiedlichsten Klimaten: humide, semiaride, aride, tropische, maritime, kontinentale, alpine, polare usw. Diese KLIMATE werden von den KLIMAFAKTOREN beeinfusst!

    Die Dynamik in der Atmosphäre entsteht durch die Sonnenstrahlung und das Wasser in der Atmosphäre.

    CO2 ist für die Erderwärmung verantwortlich
    Fakt: Die Temperatur wird primär durch die Sonnenenergie und das Wasser in der Troposphäre „gesteuert“! In der Troposphäre befinden sich ca. 13.600 - 14.000 Gt Wasser, aber NUR 2.300 Gt CO2 - Wasser hat eine spezifische Wärmekapazität von 4,182 kJ/(kg K) und CO2 NUR von 0,841 kJ/kg K). Um einen Kubikmeter Wasser zu verdunsten werden 700 kWh pro m³ benötigt, das in der Atmosphäre gespeichert ist!

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    Soll das heißen, dass CO2 kein Klimafaktor ist?
    Die Treibhaustheorie ist seit 189 Jahren unwiderlegt.

  5. Soll das heißen, dass CO2 kein Klimafaktor ist?
    Die Treibhaustheorie ist seit 189 Jahren unwiderlegt.

    Antwort auf "Wetter und Klima"
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    Mit Verlaub: WER hat das nachgewiesen und WANN? Bitte konkrete Fakten!

    Svante Arrhenius und die Geophysik

    Arrhenius forschte auch zu Themen der Atmosphäre und Meteorologie wie zum Beispiel über das Polarlicht, Gewitter und Klimaschwankungen. Er stellte 1895 als erster die Behauptung auf, das Kohlendioxids das Klima der Erde durch den Treibhauseffekt beeinflusst. Er gewann dem Treibhauseffekt eher positive Seiten ab: „Der Anstieg des CO2 wird zukünftigen Menschen erlauben, unter einem wärmeren Himmel zu leben.“

    Seine Veröffentlichung: "On the influence of carbonic acid in the air upon the temperature of the ground." (The London, Edinburgh and Dublin Philosphical Magazine and Journal of Science 5, P. 237-276 (1896)
    (deutsch: Über den Einfluß von Kohlensäure in der Luft auf die Bodentemperaturen)

    http://www.kuuvikriver.info/uploads/science/Arrhenius.pdf

    Doch schon damals wurde seine Theorie von vielen Wissenschaftlern sehr hefrig in Frage gestellt, auch weil er seine "Berechnungen" sehr oberflächlich durchgeführt hatte!

    http://klimakatastrophe.wordpress.com/2008/10/29/svante-arrhenius-theori...

  6. Mit Verlaub: WER hat das nachgewiesen und WANN? Bitte konkrete Fakten!

    Svante Arrhenius und die Geophysik

    Arrhenius forschte auch zu Themen der Atmosphäre und Meteorologie wie zum Beispiel über das Polarlicht, Gewitter und Klimaschwankungen. Er stellte 1895 als erster die Behauptung auf, das Kohlendioxids das Klima der Erde durch den Treibhauseffekt beeinflusst. Er gewann dem Treibhauseffekt eher positive Seiten ab: „Der Anstieg des CO2 wird zukünftigen Menschen erlauben, unter einem wärmeren Himmel zu leben.“

    Seine Veröffentlichung: "On the influence of carbonic acid in the air upon the temperature of the ground." (The London, Edinburgh and Dublin Philosphical Magazine and Journal of Science 5, P. 237-276 (1896)
    (deutsch: Über den Einfluß von Kohlensäure in der Luft auf die Bodentemperaturen)

    http://www.kuuvikriver.info/uploads/science/Arrhenius.pdf

    Doch schon damals wurde seine Theorie von vielen Wissenschaftlern sehr hefrig in Frage gestellt, auch weil er seine "Berechnungen" sehr oberflächlich durchgeführt hatte!

    http://klimakatastrophe.wordpress.com/2008/10/29/svante-arrhenius-theori...

    Eine Leserempfehlung
  7. Damit dürfe klar sein, dass Arrhenius' Theorie nur eine Zeit lang, nämlich zwischen 1896 und Anfang des 20. Jh. ernsthaft diskutiert wurde und danach, aus den oben genannten Gründen, wieder schnell verworfen wurde. Die Theorie wurde erst Jahrzehnte später wieder neu aufgegriffen und neu aufgearbeitet. Fest steht: Ein Zusammenhang zwischen einer Verdopplung im CO2-Gehalt der Atmosphäre, gefolgt von globalen Temperaturveränderungen von einigen Grad konnte bis heute nicht bewiesen werden.

    Sicherlich war Arrhenius ein sehr vielseitiger Wissenschaftler, der auf so unterschiedlichen Gebieten wie physikalischer Chemie, Meteorologie, Geophysik, Physiologie und Kosmologie forschte. Als seine bedeutendste Leistung ist die Ausarbeitung der Grundlagen der elektrolytischen Dissoziation anzusehen. Nur die Meteorologie und Klimatologie waren weder sein Fachgebiet noch stimmt seine damals aufgestellt Behauptung, von einem „Glasdach" aus gefrorenem Kohlensäureschnee in 6 km Höhe, dass die Erde abschotten und wie ein Treibhaus "aufheizen" würde. Nur ist bis heute dieses „Glasdach“ nicht gefunden worden. Ebenfalls existiert auch keine wärmereflektierende Kohlendioxidschicht, die von der Erde reflektierte Wärmestrahlung zurückwirft – sie sind ein Mythos der Klimakatastrophen-Apologeten!

    Auch seine „Erdmitteltemperatur“ von 15 Grad hatte er aus Bequemlichkeit falsch "errechnet" und eher geschätzt! Aber fast jeder "Kllima“-Wissenschaftler beruft sich heute noch auf seine THE-Theorie.

    2 Leserempfehlungen
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    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.

  8. 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.

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    Befasst sich die Neoklimatologie mit direkt messbaren meteorologischen Größen, so ist die Paläoklimatologie auf stellvertretende Daten , sogenannte Proxi-Daten angewiesen. Dabei wird heute unter Klima ein 30-jähriges Witterungsgeschehen verstanden, während man historisch größere Zeitabschnitte von 300 oder auch einige tausend Jahren zusammenfasst. Ist man in der Lage, rezent Luftdruck, Lufttemperatur, Luftfeuchte, Wind, Wolkenbedeckung oder Niederschlagsmenge direkt zu messen, so muß man für Bereiche der vorhistorischen Zeit auf „Stellvertreterdaten“ zurückgreifen. Klimasystem und Klimadynamik werden von verschiedenen Klimafaktoren gesteuert, die extraterrestrische und terrestrische Ursachen haben.

    Unter den extraterrestrischen Faktoren sind zu nennen:
    - Tageslänge, Tageslängenschwankungen im Jahresverlauf (solares Lichtangebot)
    - solare Energieeinstrahlung, einschließlich der jahreszeitlichen Variationen
    - spektrale Charakteristika der Sonneneinstrahlung
    - Schwankungen der solaren Strahlung aufgrund von Sonnenprozessen -
    (Sonnenfleckenaktivitäten)
    - orbitale und planetare Einflüsse durch den Stand unseres Sonnensystems im All

    Terrestrische Faktoren sind:
    - geografische Breite
    - topografische Höhe über NN
    - Lage zum Ozean
    - Position zu den Eisgebieten
    - Schwankungen der Ekliptik
    - tektonische Bewegungen der Erd-Platten
    - Veränderung des Wasserdampfgehaltes in der Atmosphäre (Wolkenbildung) (Negendank)

    Diese Faktoren unterliegen den Folgen, die sich aus der Erdrotation ergeben, die ihrerseits zugleich das ozeanische, atmosphärische und kryosphärische „Wärmeaustauschersystem“ beeinflusst. Bei der Nennung der „Wärmeaustauschersysteme“ ist die Rolle von Bio- und Pedosphäre nicht zu vergessen. Aus diesem Gefüge ergibt sich das, dass das Klimageschehen langfristig nur als Folge der rotierenden Erde als Himmelskörper im Sonnensystem zu verstehen ist. Angesichts des komplexen, rückgekoppelten Klimasystems ist der Schluss sehr voreilig, das der Anstieg de Kohlendioxids in der Atmosphäre den „Treibhauseffekt“ auslöst, den es physikalisch gesehen, nicht gibt.

    Dies ist eine unzulässige lineare Extrapolation der Wirkungsketten!

    Dieser Schluss behauptet nämlich, dass die unmittelbare Auswirkung des CO2, d. h. die durch verstärkte Infrarotabsorption verminderte Wärmeabfuhr, auch die unmittelbare Konsequenz ist, dass nämlich alle regelnden Faktoren wie Meeresströme, Wind, Wolken usw. diese Erwärmung nicht zur Kenntnis nehmen und ihre Teilnahme am Geschehen unverändert bleibt. Das ist aber nicht so, sondern diese empfindlichen Größen werden deutliche Reaktionen zeigen, die wahrscheinlich die Störung verstärken oder abmindern. Die Bilanzen der CO2-Zirkulation in der Atmosphäre der Erde sind gigantisch gegenüber der Nebenrolle, die der Mensch in diesem Szenarium spielt.

    Quelle:
    Paläoklima und aktuelles Klima, Jörg F. W. Negendank, GeoForschungsZentrum Potsdam 1995

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