© NASA image courtesy Jeff Schmaltz

Wissen Wissenschaft
06/27/2020

Kleine Teilchen, große Wirkung: Staubpartikel und was sie bewirken

Staub-Wolken, wie jene die gerade von der Sahara in die Karibik zieht, haben vielfältige, globale Auswirkungen.

von Susanne Mauthner-Weber

US-Medien nennen sie bereits Godzilla: Die größte Staubwolke seit 50 Jahren, die gerade Unmengen Sahara-Staub in die Karibik bringt. Was die Frage aufwirft, wie weit Staubkörner reisen und was sie bewirken. „Partikel können über hunderte, manchmal sogar tausende Kilometer weit transportiert werden“, sagt Gerhard Wotawa von der Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik (ZAMG). Je höher sie geschleudert werden, desto weiter schaffen sie es. „Im Observatorium am Sonnblick haben wir Asche-Partikel gemessen, die von Waldbränden aus Alaska stammen. Aerosole können also global transportiert werden.“

Im Falle der aktuellen Sahara-Wolke ging die Reise nach Westen: Während der Wintermonate bewegen sich die Partikel Richtung Amazonas. „Mit dem im Sommer vorherrschenden Ostwind zieht die Staubwolke dagegen in die Karibik“, weiß Wotawa. „Am Zielort werden die Partikel ausgeregnet.“

Sahara düngt Regenwald

In der Karibik stammt übrigens fast die gesamte obere Erdschicht aus Afrika. Sandstürme aus der Sahara düngen den Regenwald. Der Staubtransport über den Atlantik ist essenziell für die Ökosysteme in Übersee. Selbst auf Hawaii, einem der staubärmsten Orte der Welt, ist die Düngung der Wälder durch den Phosphor nachweisbar, der mit afrikanischem Staub dorthin gelangt.

Gespeist wird der natürliche Dünger von der mit neun Millionen Quadratkilometern größten Trockenwüste der Erde. Damit ist die Sahara auch die größte Staubquelle unseres Planeten. Jedes Jahr wehen von dort um die 500 Millionen Tonnen in verschiedene Erdteile, auch nach Österreich.

Schon Darwin forschte daran

Einer 2011 veröffentlichten Studie zufolge stammen mehr als 70 Prozent der weltweiten Staubemissionen aus Nordafrika.

Schon Charles Darwin vermutete dies, als er 1832 bei den Kapverden auf der „HMS Beagle“ Staub einsammelte. „Der Staub fällt in solchen Mengen, dass alles an Bord schmutzig wird. Er ist oft auf Schiffen niedergegangen, die mehrere hundert oder sogar mehr als tausend Meilen von der afrikanischen Küste entfernt waren“, schrieb Darwin.

Heute weiß man auch, dass extrem trockene und staubige Luft etwa alle drei bis fünf Tage über den Nordatlantik reist – aber nur vom späten Frühjahr bis zum Herbst.

Der Staub in der Atmosphäre stammt aber nicht nur aus Wüsten. Vulkane und menschliche Aktivität, Stichwort Verbrennung fossiler Brennstoffe, speisen ihn. Besonders heftige Spuren hat übrigens 2010 der Vulkanausbruch in Island hinterlassen. Man erkenne Partikel, die von Vulkan-Ausbrüchen, Waldbränden und aus der Sahara stammen unter dem Mikroskop gut, weil sie anders als die von Autos – größer – sind, sagt Wotawa.

Klimaeffekte möglich

Was Partikel in der Luft bewirken können, zeigte sich ab dem 17. Jahrhundert: „Damals gab es die sogenannte Kleine Eiszeit, die bis ca. 1850 andauerte – eine deutlich kühle Periode. „Heute weiß man, dass es damals viele Vulkan-Ausbrüche gab, die das Wetter über Jahre stark verändert und abgekühlt haben“. Denn Asche kann bei einem Extremausbruch bis zu 20 Kilometer hoch katapultiert werden.

Wotawa: „Wenn die Staubkörner bis in die Stratosphäre gelangen, können sie jahrelang in der Atmosphäre bleiben und einen Klimaeffekt auslösen.“ Geschehen 1815, als der Tambora in Indonesien ausbrach. So unmittelbar die Gewalt des Ausbruchs auf den Inseln war, gewaltiger noch und von globaler Dimension waren die Veränderungen in der Atmosphäre. Die bis in die Stratosphäre geblasenen Schwefelgase des Tambora verbanden sich mit Feuchtigkeit zu Schwefel-Aerosolen; als Wolken zogen diese um den Globus und absorbierten das Sonnenlicht. Der Himmel verdunkelte sich über Jahre großflächig, die Welt versank in Kälte, Schnee und Regen.

Jahr ohne Sommer

„Die globale Temperatur kann in so einem Fall um ein Grad sinken“, sagt der Forscher. Damals folgte auf einen bitterkalten Winter in Nordamerika ein kurzes Frühjahr; dann kehrte der Schnee zurück. Im kanadischen Quebec sah es im Juni aus wie im Dezember. Auch in Bad Gastein lag der Schnee knietief und das 14 Tage. Frost und Regen zerstörten die Ernten, lösten Hungersnöte und soziale Unruhen und Auswanderung aus. Was jenseits des Atlantiks als „Jahr ohne Sommer“ in die Geschichte einging, hieß diesseits in bitterem Spott „Achtzehnhundertunderfroren“.

Zur Beruhigung: Die aktuelle Staubwolke ist anders als die Schwefelwolke nach Vulkanausbrüchen ein Tiefflieger. Jedoch außergewöhnlich groß: Zwischenzeitlich erstreckte sie sich über mehr als 3.200 Kilometer von der Westküste Afrikas bis zu den Kleinen Antillen im westlichen Nordatlantik.

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