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Rubrik: Tagesberichte
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Publiziert: 04.01.2006 06:00

Wie Saharastaub in die Alpen gelangt
Vom Winde verweht

Staub aus der Sahara kann unter günstigen Wetterbedingungen überraschend weit verfrachtet werden. Dies hat ein Forscherteam mit ETH-Beteiligung herausgefunden, als es die Flugbahn von Staub, der in den Alpen abgelagert wurde, rekonstruierte.

Felix Würsten

Im Normalfall sind Schneeberge weiss. Hin und wieder jedoch erscheinen sie plötzlich leicht rötlich oder gelblich getönt. Grund für die Verfärbung ist feiner Staub aus der Sahara, der sich zusammen mit dem letzten Niederschlag auf den weissen Flächen abgelagert hat. Ein Forscherteam der ETH Zürich und des PSI in Villigen hat nun bei zwei solchen Ereignissen genau rekonstruiert, wie der Staub aus Afrika auf die Alpengipfel gelangte. In einer kürzlich veröffentlichen Studie (1) konnten die Wissenschaftler zeigen, dass die feinen Partikel aus der Wüste mitunter überraschend weit verfrachtet werden.

Wo wird der Staub aufgewirbelt?

Ausgangspunkt für die Studie war ein Eiskern, den Margit Schwikowski vom PSI zusammen mit ihren Kollegen auf dem Piz Zupů im Engadin aus dem Gletscher entnommen hatte. Bei der genauen Analyse entdeckten die Forscher zwei feine Schichten mit Saharastaub. Die Datierung ergab, dass diese im März und im Oktober 2000 abgelagert wurden. Die Forscher stellten auch fest, dass sich die beiden Schichten chemisch unterscheiden. Insbesondere fanden sich in der Märzschicht hohe Werte an Methansulfonsäure (MSA).

Anhand von Wetterdaten konnte Harald Sodemann, Doktorand am Institut für Atmosphäre und Klima der ETH Zürich, dann rekonstruieren, woher dieser Staub genau stammt. Dazu ermittelte er die sogenannten Rückwärts-Trajektorien. Ausgehend vom Piz Zupů berechnet er, wie die staubhaltige Luft dorthin gelangte. "Das Verfahren wird heute in verschiedenen Bereichen erfolgreich eingesetzt", erklärt Sodemann. "Wir haben nun aber noch zusätzlich untersucht, wo die Luft auf ihrem Weg in Bodennähe gelangte und wann die Windgeschwindigkeiten genügend hoch waren, um Staub von der Erdoberfläche aufzuwirbeln und mitzuschleppen."

Kombination von zwei Ereignissen

Die Rekonstruktion ergab nun, dass die eine Staubschicht im Eiskern zwischen dem 13. und 15. Oktober 2000 im Engadin abgelagert wurde. Bei diesem Ereignis wurde der Staub in der libysch-algerischen Wüste aufgewirbelt und anschliessend in nordöstlicher Richtung an die tunesische Küste verfrachtet. Von dort aus blies der Wind die Partikel direkt nach Norden gegen die Alpen.

Etwas komplizierter präsentiert sich das Bild bei der Märzschicht. Die Berechnungen von Sodemann zeigen, dass diese Ablagerung vermutlich auf zwei Ereignisse zurückzuführen ist. Die eine Staubwolke wurde ungefähr am 18. März 2000 auf dem Piz Zupů abgelagert, wenige Tage später, um den 24. März, dann die zweite. Die beiden haben jedoch eine völlig andere Geschichte. Der Staub vom 24. März stammt aus der algerischen Wüste, von wo aus er auf direktem Weg entlang der spanisch-französischen Mittelmeerküste gegen die Alpen hin verfrachtet wurde.

Bei gewissen Wetterlagen werden aus der Sahara grosse Mengen an Staub weggeblasen. Auf dem Satellitenbild ist die Trübung der Atmosphäre über dem östlichen Mittelmeer gut sichtbar. (Bild: Nasa) gross

Der Staub des anderen Ereignisses stammt hingegen aus Mauretanien. Er wurde zunächst nach Nordwesten hin weit über den Atlantik hinaus geblasen und gelangte dann in einem weiten Bogen südlich an Island vorbei bis vor die skandinavische Küste. Von dort aus wurden die feinen Partikel gegen Süden geblasen, bis sie schliesslich in den Alpen mit dem Niederschlag abgelagert wurden. Der abenteuerliche Weg, so erklärt Sodemann, wurde auch durch Aerosol-Messungen auf dem Jungfraujoch bestätigt. Dort hat man in den entsprechenden Zeit erhöhte Partikelgehalte aus nördlicher Richtung beobachtet.

Spuren der Meeresblüte

Dank der genauen Rekonstruktion der Staubverfrachtung können die Forscher nun auch besser die chemischen Unterschiede erklären. Die hohen Werte an MSA in der Märzschicht stammen vermutlich von Meeresorganismen. Satellitendaten zeigen, dass im März 2000, als der Staub aus der algerischen Wüste weggeblasen wurde, im westlichen Mittelmeer eine Algenblüte stattfand, bei der diese Verbindung in die unteren Schichten der Atmosphäre freisetzt wurde. Die feinen Partikel aus Afrika haben dort demnach auf ihrem Weg nach Norden die organische Verbindung aufgenommen und in das Eis am Piz Zupů eingebracht.


Im März 2000 (links) wurde Saharastaub über zwei Wege in die Alpen verfrachtet: auf direktem Weg über das Mittelmeer sowie in weitem Bogen über den Atlantik. Im Oktober 2000 (rechts) gelangte der Staub ebenfalls relativ direkt in die Schweiz. gross


Auf und davon

Die Methode, anhand von Wetterdaten den Weg eines Luftpaketes zu berechnen, kam im letzten Frühjahr auch beim Ballonwettbewerb "Auf und davon" (2) in der ETH-Jubiläumsausstellung "Welten des Wissens" zum Einsatz. Sieger bei diesem ungewöhnlichen Wettbewerb wurde, wer am präzisesten den späteren Fundort seines Ballons schätzte. Rahel Nüssli gelang dabei die beste Voraussage. 3,8 Kilometer liegen bei ihrem Ballon der geschätzte und der effektive Fundort auseinander. Am weitesten flog übrigens der Ballon von Elena Landolt: Die entsprechende Postkarte wurde aus Bulgarien zurückgeschickt; der Ballon flog demnach mehr als 1500 Kilometer weit.

Die Flugbahnrekonstruktion half den Veranstaltern des Wettbewerbs auch, Falschspieler zu enttarnen. So gingen an der ETH drei Karten ein, die scheinbar in der Region München gefunden wurden. Bei allen drei stimmen die Fundorte bemerkenswert gut mit dem vorausgesagten Lokalitäten überein. Die Wetterdaten zeigen allerdings, dass am entsprechenden Tag die Ballone in eine andere Richtung wegflogen sind. Ein Fund in Süddeutschland ist demnach sehr unwahrscheinlich. Skeptisch stimmte in diesem Zusammenhang auch, dass die Karten allesamt in Zürich abgeschickt wurden...




Fussnoten:
(1) H. Sodemann et.al: The transport history of two Saharan dust events archived in an Alpine ice core. Atmos. Chem. Phys. Discuss., 5, 7497-7545.
(2) Alle Informationen zum Ballonwettbewerb finden sich auf der eigens gestalteten Website: www.iac.ethz.ch/eth150/ballonwettbewerb/deld/index.html



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