Eine riesige Staubwolke hat schließlich die Vereinigten Staaten erreicht, nachdem sie 5.000 Meilen von der Sahara-Wüste über den Atlantik gereist war.
Die Wolke verdunkelte Anfang dieser Woche den Himmel über Puerto Rico und verursachte einige der höchsten atmosphärischen Aerosolkonzentrationen, die die Insel je gesehen hatte. Gestern Morgen hatte die Wolke begonnen, über die Golfküste zu kriechen. Meteorologen sagen, dass der dunstige Himmel bis zum Wochenende andauern könnte.
Wissenschaftler haben festgestellt, dass diese besondere Wolke zu den extremsten gehört, die jemals aufgezeichnet wurden. Die Dicke der Staubpartikel in der Atmosphäre ist die höchste, die in den letzten 25 Jahren bei Satellitenmessungen beobachtet wurde. Und die Nebenwirkungen sind überall spürbar, wo sie vorbeizieht: dunstiger Himmel und strahlende Sonnenuntergänge sowie mögliche Reizungen der Atemwege durch den zusätzlichen Staub in der Luft.
„Das ist ein extrem ungewöhnliches Ereignis“, sagte Joseph Prospero, ein Atmosphärenforscher an der Universität von Miami, dessen Forschungsteam vor mehr als 30 Jahren Pionierarbeit bei der Erforschung von Staubwolken aus der Sahara leistete.
Im Allgemeinen treten Saharastaubwolken immer wieder auf – die Saharawüste verfügt über einen endlosen Vorrat an Staub, den die Winde über den Atlantischen Ozean tragen können. Diese Ereignisse sind in der Regel nur nicht so intensiv.
Unter den Wissenschaftlern gibt es eine Debatte darüber, ob diese wandernden Staubwolken durch den künftigen Klimawandel beeinflusst werden könnten. Einige deuten darauf hin, dass sie intensiver werden könnten, andere wiederum deuten auf das Gegenteil hin.
Zum jetzigen Zeitpunkt ist unklar, ob es sich bei diesem Ereignis um eine „meteorologische Anomalie“ handelt, so Prospero, oder ob es ein Hinweis auf die Auswirkungen der weiteren Erwärmung sein könnte.
Aber es ist eine Frage, die es wert ist, untersucht zu werden.
Saharastaubfahnen können einen starken, wenn auch vorübergehenden Einfluss auf die lokale Luftqualität haben. Sie können die Aktivität atlantischer Hurrikane beeinflussen. Sie können sich sogar auf winzige Organismen im Ozean auswirken, die dabei helfen können, Kohlendioxid aus der Atmosphäre ins Wasser zu saugen.
„Es gibt noch andere Auswirkungen als die unmittelbar offensichtlichen“, sagte Prospero.
Das Leben und Sterben einer Saharastaubfahne
Die Reise beginnt in der Sahara, einem riesigen, trockenen Landstrich, der sich über Nordafrika erstreckt. Es ist bekannt für seine heißen, trockenen Bedingungen – besonders im Sommer, wenn die Oberflächentemperaturen weit über 110 Grad Celsius ansteigen können.
Heiße Luft steigt durch die Atmosphäre, wenn sie sich aufbaut, und steigt manchmal mehr als 4 Meilen in die Luft. Während sie aufsteigt, nimmt sie Staub von der Oberfläche mit.
Was dann passiert, hängt oft von den örtlichen Wetterbedingungen ab, so Prospero. Wenn starke, starke Winde vorhanden sind, können sie den schwebenden Staub direkt an die Küste tragen. Dort stößt die Staubwolke oft auf ein System westwärts gerichteter Passatwinde.
„Diese heiße, trockene Luft wird durch die Passatwinde angehoben, so dass sich eine Schicht bildet“, sagte Prospero. „Wir nannten sie in den späten 1960er Jahren die ‚Saharaluftschicht'“
Die Winde tragen diese Schicht heißer, trockener, staubiger Luft dann über den Atlantik.
Auf ihrem Weg kann die Staubwolke ihre Umgebung auf verschiedene Weise beeinflussen. Am bemerkenswertesten ist vielleicht, dass sie die Aktivität der Hurrikane im Atlantik dämpfen kann.
Dafür gibt es eine Reihe von Gründen. Prospero zufolge kann die heiße, trockene Luftschicht der Sahara die Bildung von Wolken verhindern oder Wolken, die in sie hineingesaugt werden, zerreißen.
Die Staubpartikel selbst können laut Timothy Logan, einem Experten für Aerosole und Wolken an der Texas A&M University, ebenfalls große Auswirkungen haben.
Obwohl die Staubschicht selbst voller warmer Luft ist, kann sie das Sonnenlicht daran hindern, die Erdoberfläche zu erreichen. Das kann zu einer vorübergehenden Abkühlung der Meeresoberflächentemperaturen führen, was die Bedingungen für Stürme ungünstiger macht.
Staubpartikel sind auch weniger effektiv als andere Arten von Aerosolen, wenn es darum geht, die Bildung von Wolken in der Atmosphäre zu fördern, fügte er hinzu.
Wenn eine Staubwolke zufällig auf einen Hurrikan trifft, der sich bereits vollständig gebildet hat, kann der Hurrikan tatsächlich dazu beitragen, den Staub über den Ozean zu transportieren, bemerkte Logan. Aber ansonsten wird angenommen, dass Staubwolken die Bildung neuer Hurrikane im Ozean verhindern, wenn sie sich über das Wasser bewegen.
„Es geht nur um das Timing“, sagte er.
Das ist nicht die einzige Art und Weise, wie Staubwolken ihre Umgebung beeinflussen können.
Staub enthält eine Vielzahl von Mineralien und Nährstoffen, wie Eisen und Phosphor. Wenn Staub aus der Luft aufgewirbelt wird, können diese Nährstoffe dazu beitragen, lokale Ökosysteme zu versorgen.
So gelten beispielsweise Staubstürme aus der Sahara als eine wichtige Phosphorquelle für die Pflanzen des Amazonas-Regenwaldes. Andere Experten vermuten, dass die Staubwolken dazu beitragen, den Ozean mit Eisen zu düngen und die Mikroorganismen im Wasser zu nähren.
Das ist nicht unbedingt immer eine gute Sache. Einige Studien haben Staubwolken mit giftigen Bakterien- und Algenblüten in Küstengebieten in Verbindung gebracht.
Andererseits tragen Mikroorganismen im Ozean auch dazu bei, CO2 aus der Atmosphäre zu ziehen, was im Kampf gegen den Klimawandel ein Segen ist.
Wenn sich die Staubwolke über Landmassen in der Karibik und in Amerika bewegt, kann sie auch die lokale Luftqualität erheblich verändern. Das massive Ereignis dieser Woche hat zum Beispiel die Sorge geweckt, dass die zusätzliche Verschmutzung eine Bedrohung für Menschen sein könnte, die sich von COVID-19 erholen.
Wo die Staubwolke letztendlich landet, kann von der Jahreszeit abhängen, so Logan. Ein Wirbelsturm im Atlantischen Ozean bestimmt die Richtung, in die sich große Luftmassen bewegen.
Der Wirbelsturm verlagert seine Position im Ozean oft je nach Jahreszeit. Im Winter treibt er typischerweise Staubwolken bis nach Südamerika. Im Sommer schickt er sie in Richtung Nordamerika.
Staubwolken, die es bis nach Amerika schaffen, stoßen schließlich auf andere Wettersysteme, die sie auflösen. In den Vereinigten Staaten können sie in Westwindsysteme geraten, die sie über der Ostküste zerstreuen.
Aber es ist klar, dass sie einen erheblichen Einfluss auf ihre Umgebung haben können, solange sie andauern. Deshalb lohnt es sich, die Frage zu stellen, wie sich diese Ereignisse in einer sich erwärmenden Welt verändern könnten, wenn überhaupt.
Wenn große Staubstürme häufiger oder intensiver werden, ist es beispielsweise möglich, dass sie einen größeren Einfluss auf atlantische Hurrikane haben. Oder sie könnten einen größeren Einfluss auf die Ökosysteme der Ozeane haben.
Zum jetzigen Zeitpunkt ist jedoch unklar, ob es überhaupt einen Effekt geben wird.
Ungewisse Zusammenhänge mit dem Klimawandel
Eine Reihe neuerer Studien hat versucht, die Zusammenhänge zwischen dem Klimawandel und den Staubstürmen der Sahara zu untersuchen. Sie kamen zu gemischten Ergebnissen.
Eine Studie, die im November letzten Jahres in der Zeitschrift JGR: Atmospheres veröffentlicht wurde, legt nahe, dass in den letzten 100 Jahren mehr Staub aus der Sahara transportiert wurde als in früheren Jahrhunderten. Die Studie deutet auch darauf hin, dass Dürreperioden in Nordafrika, insbesondere in der Sahelzone südlich der Sahara, mit stärkeren Staubereignissen verbunden sind.
Wenn solche Dürreperioden in Zukunft häufiger auftreten, könnten Wissenschaftler erwarten, dass die Staubereignisse in der Sahara zunehmen. Aber es ist nicht klar, ob dies der Fall sein wird.
Klimaprognosen für die Sahelzone sind bekanntermaßen unsicher, insbesondere wenn es um Vorhersagen über Niederschläge geht. Modelle deuten darauf hin, dass die Region sowohl eine Zunahme intensiver Dürren als auch eine Zunahme von Starkregenereignissen erleben könnte.
Weitere Studien deuten darauf hin, dass Saharastaubereignisse in Zukunft aufgrund ganz anderer Faktoren abnehmen könnten. Eine 2016 in der Zeitschrift Nature veröffentlichte Studie deutet beispielsweise darauf hin, dass veränderte Windmuster den Transport von Staub aus Afrika verringern könnten.
Forschungen haben die Saharastaubfahnen auch mit verschiedenen anderen natürlichen Klimavariablen wie El-Niño-Ereignissen in Verbindung gebracht. Einige dieser Klimavariablen könnten sich auch ändern, wenn sich die Welt weiter erwärmt, und zwar auf eine Art und Weise, die die Wissenschaftler noch untersuchen.
Die Zukunft der Staubfahnen in der Sahara bleibt also vorerst unklar.
Das massive Ereignis dieser Woche könnte jedoch die Aufmerksamkeit auf diese Frage gelenkt haben – oder zumindest auf das Phänomen der Staubfahnen im Allgemeinen.
„Es ist erfreulich, dass sich in meinen späten Jahren, nach mehr als 50 Jahren, in denen ich mich mit diesem Thema beschäftigt habe, die meiste Zeit niemand besonders für Staub interessiert hat, und jetzt, ganz plötzlich, sind die Leute von Staub begeistert“, sagte Prospero.
Abgedruckt von Climatewire mit Genehmigung von E&E News. E&E berichtet täglich über die wichtigsten Energie- und Umweltnachrichten unter www.eenews.net.