Mehr als nur Saharastaub: Wie Wüstenstaub das Klima unseres Planeten verändert

Auch wenn es oft unbemerkt bleibt, ist der Mineralstaub, der aus Trockengebieten wie der Sahara, dem Nahen Osten und Teilen Asiens aufgewirbelt wird, einer der am häufigsten vorkommenden Bestandteile der Erdatmosphäre.

Allerdings stellt es die Wissenschaft seit Jahrzehnten vor eine Herausforderung, genau zu verstehen, wie sich diese auf die Energiebilanz der Erde auswirken. Nun hat eine internationale Studie unter der Leitung der Cornell University eine der größten Unsicherheitsquellen in Klimamodellen deutlich verringert: die mineralische Zusammensetzung des in der Atmosphäre zirkulierenden Staubs.

Die Ergebnisse wurden am 1. Juni in der Fachzeitschrift Nature Geoscience veröffentlicht und stellen einen bedeutenden Fortschritt bei der Verbesserung von Klimaprognosen dar.

Ein Weltraumobservatorium zur Erforschung von Wüsten

Die Studie stützte sich auf Daten, die von EMIT (Earth Surface Mineral Dust Source Investigation) der NASA erhoben wurden, einem auf der Internationalen Raumstation installierten Instrument. Dank hochauflösender bildgebender Spektroskopietechnologie kann EMIT die mineralische Zusammensetzung riesiger Wüstengebiete mit beispielloser Detailgenauigkeit bestimmen.

Anhand der gewonnenen Informationen lässt sich feststellen, welche Mineralien in den Böden arider Regionen vorherrschen, und daraus die Zusammensetzung des Staubs, der später durch die Atmosphäre transportiert wird, genauer abschätzen.

Laut Longlei Li, einem Forscher am Institut für Erd- und Atmosphärenwissenschaften der Cornell University und Hauptautor der Studie, wurde den eisenreichen Mineralien, insbesondere den Eisenoxiden, aufgrund ihrer Fähigkeit, Sonnenstrahlung zu absorbieren, besondere Aufmerksamkeit gewidmet.

„Staub in der Atmosphäre kann den Planeten je nach verschiedenen Faktoren, darunter auch seiner mineralischen Zusammensetzung, entweder abkühlen oder erwärmen“, erklärte der Wissenschaftler. „Eisenoxide sind besonders wichtig, da sie Sonnenlicht sehr effizient absorbieren.“

Eisen, das große Unbekannte

Bislang stellte die genaue Menge an Eisenoxiden im atmosphärischen Staub eine der größten Schwierigkeiten bei der Berechnung seiner klimatischen Auswirkungen dar. Schon geringe Schwankungen in der Konzentration dieser Mineralien konnten die Schätzungen darüber, wie viel Wärme der Staub absorbierte oder reflektierte, erheblich beeinflussen.

Um dieses Problem anzugehen, haben die Forscher die globalen Daten von EMIT in vier unabhängige Erdsystemmodelle integriert, die zur Klimasimulation verwendet werden.

Die Ergebnisse waren beeindruckend. Die mit Eisenoxiden verbundene Unsicherheit wurde von 0,62 Watt pro Quadratmeter auf nur noch 0,1 Watt pro Quadratmeter reduziert, was im Vergleich zu früheren Schätzungen eine mehr als sechsfache Verbesserung darstellt.

Natalie Mahowald, Professorin für Ingenieurwissenschaften an der Cornell University und stellvertretende Projektleiterin der EMIT-Mission, betonte, wie wichtig es ist, über derart detaillierte Beobachtungen aus abgelegenen Regionen zu verfügen, in denen Feldkampagnen oft äußerst schwierig durchzuführen sind.

Sie wies darauf hin, dass die Fähigkeit des Instruments, die Oberflächenzusammensetzung ausgedehnter Wüstengebiete mit einer Auflösung von nur 60 Metern zu erfassen, unser Verständnis dieser Lebensräume grundlegend verändert hat.

Deutliche Verbesserungen in der Sahara und anderen Trockengebieten

Die Vorteile des neuen Datensatzes zeigten sich besonders deutlich in der Sahara, der größten Quelle für Staub in der Erdatmosphäre.

Dort konnten Klimamodelle, die EMIT-Daten verwendeten, die Fehler bei der Simulation von Strahlungseffekten um bis zu 80 % reduzieren und so eine deutlich bessere Übereinstimmung mit den Satellitenbeobachtungen erzielen.

Darüber hinaus zeigen die Ergebnisse deutlichere regionale Unterschiede. In einigen Gebieten Nordafrikas entsteht staub, der einen höheren Eisengehalt aufweist, was eine stärkere Absorption von Sonnenenergie begünstigt und unter bestimmten Bedingungen zur Erwärmung beitragen kann. Im Gegensatz dazu weist ein Teil des aus Asien stammenden Staubs stärkere reflektierende Eigenschaften auf und neigt dazu, kühlende Effekte zu erzeugen.

Eine neue Richtung für die Klimaforschung

Auch wenn die globalen Schätzungen der Gesamtwirkung von Staub auf die Sonneneinstrahlung weiterhin innerhalb der zuvor berechneten Bandbreiten liegen, bietet die neue Studie eine deutlich höhere Sicherheit hinsichtlich dieser Werte.

Infolgedessen beginnen die Forscher, ihren Fokus auf andere grundlegende Fragen zu verlagern. Da die mineralische Zusammensetzung nun besser charakterisiert ist, können sich die Bemühungen darauf konzentrieren, zu verstehen, wie Staub freigesetzt, transportiert und während seines Weges durch die Atmosphäre umgewandelt wird, sowie zu beurteilen, wie der Klimawandel seine Ursprungsregionen verändern könnte.

Wissenschaftler gehen davon aus, dass die Verbesserung der Messungen der Partikelgröße, die Verfeinerung von Transportmodellen und die Ausweitung der Beobachtungen in bisher wenig erforschten Regionen die nächsten Schritte zur weiteren Verbesserung der Klimaprognosen sein werden.

Mineralstaub beeinflusst nicht nur die Sonneneinstrahlung, sondern spielt auch bei so unterschiedlichen Prozessen wie der Ozeandüngung, der Verdunkelung von Schnee und der Wolkenbildung eine Rolle. Aus diesem Grund ist ein besseres Verständnis seines Verhaltens zu einem entscheidenden Faktor geworden, um vorherzusagen, wie sich die Energiebilanz der Erde in einer zunehmend wärmer werdenden Welt entwickeln wird.

Quellenhinweis:

Li, L., Mahowald, N.M., Miller, R.L. et al. Global mineral constraints on dust shortwave radiative effects. Nat. Geosci. (2026). https://doi.org/10.1038/s41561-026-01996-1