Zweimal in den letzten Wochen – im April und Mai – trübte Staub den Himmel über Deutschland. Teilweise waren so viele kleine Partikel in der Atmopshäre unterwegs, dass statt des vorhergesagten Sonnenscheins eine dicke Hochnebeldecke entstand, weil sich Wasserdampf an den Aerosolen anlagerte und Wolken bildete. Die Quelle der Staubfracht liegt in der Sahara, wo Leipziger Forscher um Kerstin Schepanski vom Leibniz-Institut für Troposphärenforschung auf einen unerwarteten Zusammenhang gestoßen sind. Denn Starkregen trägt dazu bei, dass überhaupt so viel feines Material freigesetzt wird, das der Wind dann bis über den Atlantik oder nach Mitteleuropa trägt.

Tatsächlich kommt es auch in der größten Wüste der Erde zwar selten, aber immer wieder zu heftigen Gewittern – etwa über den verschiedenen Gebirgen wie dem Hoggar oder dem Tibesti. Und das gilt ebenso für die Sandsteinplateaus im Westen Mauretaniens, die bis zu 900 Meter hoch sind und in den Einflussbereich feuchter Luft vom Atlantik geraten können. Über den Erhebungen wird sie zum Aufstieg gezwungen, so dass sich Gewitter entwickeln können. Satellitendaten wiesen die Wissenschaftler darauf hin, dass sich hier gleichzeitig eine der größten Staubquellen der Sahara befindet. Vor allem in den Morgenstunde mit Beginn der starken, hitzebedingten Konvektion wird Sediment aufgewirbelt und in die Höhe gerissen. Das deutsch-französische Forscherteam um Schepanski hat daher die Region mehrfach mit einem speziell ausgerüsteten Forschungsflugzeug das Gebiet abgeflogen, den Staubtransport vermessen und im Computermodell nachgebildet.

Dünger und Schmutzschicht

Der Mechanismus dahinter ist relativ einfach, wurde jedoch bislang kaum beachtet: Die kurzen, aber schweren Schauer reißen auf dem kahlen Boden der Sandsteinplateaus große Mengen an Sedimenten mit sich und transportieren sie hangabwärts in die Wadis genannten Täler und das Vorland der Hochebenen. Dort lagert sich der feine Schlamm ab und trocknet aus. Nun kann die Winderosion greifen, die den Staub mit sich reißt – ein Prozess, der durch bodennahe Strahlströme, so genannte Valley-exit Jets, verstärkt wird: Die Wadis kanalisieren den Wind wie eine Düse, wodurch sich seine Geschwindigkeit erhöht. Wie bei einem Blasebalg und feiner Asche im Grill bläst er die feinen Teilchen hoch, wo sie von weiteren Luftbewegungen erfasst und in die Ferne transportiert werden. Die Wirkung dieser bodennahen Strahlströme hatten die Leipziger Wissenschaftler ebenfalls erst vor kurzer Zeit beschrieben.

Geschätzte fünf Milliarden Tonnen an Staub und anderen Aerosolen gelangen jährlich in die Atmosphäre, die Hälfte davon stammt aus Wüsten oder Vulkanausbrüchen. Die größte einzelne Quelle findet sich in der westlichen Sahara. Regelmäßig gelangen dabei Partikel bis weit hinaus auf den Atlantik und nach Amazonien, wo sie als natürlicher Mineraldünger das Algenwachstum und die Regenwaldvegetation auf den vielfach verarmten Böden im Amazonasbecken fördern. In Deutschland hat Regen letztlich den Staub im April und Mai ausgewaschen – wo er sich als gelbbraune bis rote Schmutzschicht auf hellen Materialien abgelagert hat.