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Von springenden Sandkörnern und ihren Auswirkungen auf die Umwelt!

Wenn man in der Alpenregion ist und die Gegend sieht eher nach Mars als nach Erde aus, dann ist wahrscheinlich Mineralstaub im Spiel. Überall auf der Welt beeinflusst dieser die Umwelt. Ein kleiner Überblick über die Entstehung und Auswirkungen von Staubausbrüchen.

Saharastaub Mineralstaub Emission
Mineralstaub aus der Sahara wird durch starke Winde in höhere Luftschichten eingetragen und kann dann weite Strecken zurücklegen.

Orangerot gefärbte Skipisten in den Alpen deuten auf eines hin: Staub aus der Sahara. Der Staub ist weit gereist, ohne Frage, aber wie kommt der Staub eigentlich aus der Sahara bis nach Deutschland?

Ganz am Anfang steht natürlich der Boden. Dies mag erst mal trivial erscheinen, aber auch nicht jeder Boden ist zu jedem Zeitpunkt fähig seinen Beitrag zu einem Staubausbruch zu leisten. Abhängig sind die Staubemissionen von der Korngrößenverteilung und der Feuchte des Bodens, sowie der Rauhigkeit des Geländes. Daraus resultiert eine kritische Windgeschwindigkeit, ab der Mineralstaub vom Boden aufgewirbelt wird. Der Auslöser ist je nach Wettersituation z.B. ein Tiefdrucksystem mit Hebungsprozessen oder Gewitter mit starken Fallwinden.

Staubteilchen können große Entfernungen zurücklegen

Bei Staubemissionen spielt der Prozess der Saltation eine wichtige Rolle. Wie der Name es schon verrät, handelt es sich um Prozess springender Sandkörner (lateinisch saltare = springen, tanzen). Der Wind hebt diese vom Boden und in einer flachen Parabelbahn „springen“ sie über den Boden. Jedes Sandkorn gibt dabei am Aufprallpunkt wieder Energie ab. Dadurch werden noch feinere Staubteilchen in die Luft katapultiert. Bodennahe Turbulenz, welche oft bei hohen Windgeschwindigkeiten vorherrscht, befördert die feinen Staubteilchen in höhere Luftschichten.

Dort angekommen verweilen die feinen Staubteilchen (kleiner als 20 µm) erst mal, da diese nicht schnell sedimentieren (trockene Deposition). Dort werden sie mit dem Wind mitgetragen und können je nach Höhe über weite Strecken transportiert werden. Dann ist eine Strecke aus der Sahara bis nach Deutschland kein Problem. Allerdings können die Staubteilchen unterwegs durch Regen aus der Luft ausgewaschen werden (nasse Deposition).

Quellregion Sahara

Für Mitteleuropa sind die dominierenden Quellregionen die nördlichen Gebiete der Sahara. Man kann an der Farbe des Sandes ungefähr erkennen woher der Sand stammt. In der Westsahara ist der Staub meist eher rot bis braun. In der Ostsahara und den südlichen Bereichen eher gelblich bis weiß.

Prinzipiell unterliegt die Ausbreitung von Mineralstaub einer gewissen Saisonalität. Staubereignisse treten in Mitteleuropa häufiger im Frühjahr und Sommer auf, gelegentlich noch im Herbst. Dies resultiert aus den dominierenden Windsystemen über der Sahara.

Aber die Sahara ist nicht nur für Mitteleuropa eine Quellregion. Saharastaub wird auch im karibischen Raum, sowie im südamerikanischen Regenwald nachgewiesen, wobei der Staub eine noch größere Strecke zurückgelegt hat.

Auswirkungen des Mineralstaubs

Durch den in die Atmosphäre eingetragene Mineralstaub ergibt sich eine Vielzahl an Auswirkungen auf die betroffenen Regionen. Der Saharastaub stellt für den karibischen Raum und den südamerikanischen Regenwald eine wichtige Nährstoffquelle dar, da der Mineralstaub in diesen Regionen ein wichtiger mineralischer Dünger ist.

Einmal in die Atmosphäre eingetragen, wird das ankommende Sonnenlicht durch den Mineralstaub gestreut, teils reflektiert und auch absorbiert. Man kann dies an sonst klaren Tagen erkennen, wenn der Himmel leicht milchig erscheint. An Tagen mit sehr großen Mengen Mineralstaub erscheint der Himmel bzw. die Wolken (sofern vorhanden) bräunlich bis gelblich-rötlich verfärbt. Sonnenauf- und untergänge sind in solchen Episoden meist farblich intensiver.

Der Mineralstaub unterstützt zudem die Wolkenbildung. Das heißt, es entstehen Wolken (größtenteils hohe Cirruswolken), die ohne Staubpartikel gar nicht entstanden wären. Die Kombination aus zusätzlichen Wolken und der direkten Minderung von Sonneneinstrahlung kann die Maximaltemperaturen verringern.

Die verminderte Einstrahlung hat allerdings auch Auswirkungen auf die Stromproduktion. Durch die verringerte solare Einstrahlung am Boden, sowie der Ablagerung von Staubpartikel auf Solarpanelen, erzeugen Photovoltaikanlagen weniger Strom.

Und zu guter Letzt noch der Einfluss auf Schnee und Gletscher. Wird Mineralstaub auf Schneeschichten oder Gletschern deponiert, verändert sich dadurch die Albedo der Oberfläche. Dadurch wird der Schmelzprozess des Schnees oder des Gletschers beschleunigt. In Zeiten des anthropogenen Klimawandels eine zusätzliche Belastung der Gletscher.

Wir sehen also wieder einmal: Kleine Dinge, komplexe Auswirkungen.