Gruß aus der Wüste - Saharastaub

Heiße Winde aus Afrika transportieren mehrmals im Jahr außergewöhnlich viel Sand aus der Sahara durch die Luft bis weit in den Norden. Der feine Saharastaub lässt die Sonne milchig erscheinen. Manchmal färbt sich der Himmel sogar glühend rot. Wenn es regnet, fällt auch der Staub in einem sogenannten „Blutregen“ mit nieder und hinterlässt einen gelblichen Schmierfilm auf den Oberflächen.

Die Teilchen mischen sich mit der Luft und legen als Aerosole große Distanzen in der Erdatmosphäre zurück. Falls es windstill ist, können sie bis zu einem halben Jahr über Nordafrika schweben.

Bei entsprechender Wetterlage kann der Saharastaub bis nach Deutschland, selten sogar bis nach Nordeuropa vordringen.

Der feine Sand in der Luft kann die Sichtweite mitunter stark einschränken. Durch das Zusammenspiel der Staubpartikel, der Wolken und anderer Aerosole in der Höhenluft färbt sich der Himmel orange bis rot. Diese Färbung kann spektakuläre Sonnenaufgänge und Sonnenuntergänge auslösen.

Der größte Teil der Sande besteht mehrheitlich aus Quarz­körnern, die im Durchschnitt nur 5 bis 10 Mikrometer groß sind, bei fern-transportierten Staubwolken liegt die Partikelgröße meistens bei 1 bis 5 Mikrometern.

Die gelb-rötliche Färbung der Partikel weist darauf hin, dass die Hauptbestandteile des Saharastaubs eisenhaltige Mineralien sind. Ebenso enthalten sie viele Spurenelemente wie Phosphor, Magnesium und Kalzium.

Der Boden der Sahara ist sehr nährstoffreich. Dort, wo sich heute eine riesige Wüstenlandschaft erstreckt, war vor Tausenden Jahren ein gewaltiger Süßwassersee. Die Sahara war jedoch auch vor etwa 10.500 Jahren eine Wüste.

Doch mit Ende der Eiszeit vor etwa 10.000 Jahren verlagerte sich die Zone der tropischen Regenfälle etwa 800 bis 1000 Kilometer nach Norden. Wahrscheinlich waren diese mit dem westafrikanischen Monsun verbunden. Dadurch verwandelte sich das einstige Ödland in eine fruchtbare Savannenlandschaft.

Vor etwa 2000 bis 4000 Jahren kam es zu den ersten gravierenden Klimaänderungen, als der Regen immer mehr ausblieb. Die tropischen Regenfälle verschoben sich nach Süden. Stattdessen bestimmten die subtropischen Hochdruckgebiete immer mehr das Klima in Nordafrika, daran hat sich bis heute nichts geändert.

In der Folge trockneten die ausgedehnten Seenlandschaften und die fruchtbaren Uferzonen immer mehr aus. Große Teile Nordafrikas wurden wieder zur Wüste. Zusätzlich wurden danach durch starke Verwitterung und Erosion der ungeschützten Oberfläche große Gesteinsmengen zu feinsten Partikeln aufgearbeitet.

Mehrmals im Jahr gelangt in höheren Schichten Staub aus der Sahara nach Europa. Dieser hat weitreichende Folgen für unser Wetter und macht uns Meteorologinnen und Meteorologen oft einen Strich durch die Wettervorhersage.

Tagsüber überzieht ein feiner Teppich aus Saharastaub den Himmel meist deutlich. Neben dem Dunst, der die Sonnenstrahlung dämpft, entwickeln sich durch den Staub mehr hohe Wolken und trüben auch den zuletzt klaren, blauen Himmel gelblich, manchmal sogar orange ein.

Die Staubpartikel fungieren als sogenannte Kondensationskeime und tragen dadurch dazu bei, dass sich Wolken meist in Form von Cirren bilden. Diese Schleierwolken wiederum reduzieren die Sonneneinstrahlung merklich. Die Sonne scheint dann getrübt wie durch Milchglas hindurch.

Saharastaub kann große Teile des Himmels bedecken, wodurch die Sonneneinstrahlung spürbar geschwächt wird. Die Wettermodelle haben bei solchen Wetterlagen oftmals Probleme mit der Temperaturvorhersage, weil die Einstrahlung überschätzt wird.

Auch der zeitliche Ablauf erschwert die Vorhersage zusätzlich, denn der Saharastaub und die Wolken ziehen manchmal schneller oder langsamer ins Land.

Eine höhere Konzentration von Saharastaub dämpft die Sonneneinstrahlung merklich. Dadurch kann sich auch die Luft nicht so stark erwärmen wie vorhergesagt. Im Frühling kann es nicht selten zu Fehleinschätzungen von Temperaturvorhersagen von mehreren Graden kommen.

Wenn reichlich Saharastaub in der Luft schwebt, ist es ratsam, mit dem Autowaschen oder Fensterputzen zu warten. Oft erlebt man das Phänomen des sogenannten Blutregens.

Der Begriff Blutregen klingt bedrohlich und stammt ursprünglich aus dem Mittelalter. Damals sahen die Menschen in dem Wetterphänomen ein Omen: Viele hielten den rötlichen Regen für eine Strafe Gottes oder einen Unglücksbringer.

Doch der Blutregen ist nichts anderes als die rot-braune Färbung des Regenwassers. Die gelblich-braunen Flecken aus feinen Sandkörnern auf glatten Oberflächen bilden sich, wenn die Niederschläge den Staub aus der Luft waschen.

Im Video erklären wir das Phänomen des Blutregens genauer:

Oft ist nicht genau vorherzusagen, ob und wo genau der sandige Regen fällt. Häufig passiert es auch, dass die dünner werdende Staubschicht lediglich in der Höhe über Mitteleuropa hinwegtreibt.

Die Waschanlagen kommen an ihre Grenzen, wenn viele Autos von den "dreckigen" Rückständen des Saharastaubs betroffen sind. Unabdingbar ist es dann, die Fahrzeuge zu waschen, denn die Staubpartikel können den Autolack angreifen. Was Autofahrer hierbei beachten sollten, erklärt unser WetterReporter Marco Kaschuba im Video:

Fällt Regen mit großen Staubanteilen etwa in den Alpen auf verschneite Gebiete, setzen sich die feinen Sandkörner auf den Schneedecken ab und verfärben auch diese gelblich-braun. Der Volksmund spricht dann von Blutschnee.

Je nach Konzentration der Staubfracht und Dauer der passenden Wetterlage können dabei recht ansehnliche Sandmengen zusammenkommen. Allerdings kann auch eine bestimmte Algenart zu solchen Verfärbungen von Schneedecken führen.

Daher ist es nicht immer klar, ob nur der Saharastaub oder vielmehr die Kombination aus den Mineralpartikeln und den Algen den Blutschnee verursacht. Die eisenhaltigen Mineralien fördern das Algenwachstum gleichermaßen.

Ist reichlich Saharastaub in der Luft vorhanden, erlebt man regelmäßig farbenfrohe Sonnenauf- und Sonnenuntergänge. Manchmal kann die Lichtstimmung jedoch auch surreal bis bedrohlich auf die Beobachter wirken.

Je nach Lage des Tiefdruckgebiets kann die Staubkonzentration besonders hoch sein und womöglich ganze Regionen in fahl-gelbliches Licht hüllen.

Die Dämmerung entsteht durch die Streuung des Sonnenlichtes in der Atmosphäre. Morgens und abends treffen die Lichtstrahlen so flach auf die Erde, dass der kurzwellige blaue und grüne Anteil dadurch herausgefiltert wird.

Der Saharastaub allein ruft jedoch die oftmals spektakulären, farbigen Dämmerungen nicht hervor. Es ist vielmehr das Zusammenspiel von verschiedenen Aerosolen, Luftmolekülen, Wassertröpfchen und der Menge an Saharastaub in der Luft.

Der Grund dafür ist, dass die Staubpartikel einfach zu groß sind, in etwa so groß wie feine Nebeltröpfchen. Dieses bedeutet wiederum, dass Partikel in dieser Größe alle Farben gleich stark streuen. Ohne Wolken erscheint uns die Sonne daher nicht spektakulär rot, sondern schlohweiß, sowohl tagsüber als auch bei Auf- oder Untergang.

Das Sonnenlicht interagiert mit dem Staub, deswegen wirkt der Himmel milchiger und die Sonne leuchtet in der Dämmerung gelblich statt rot.

Sehr viel Saharastaub, der den Himmel großflächig überzieht, verschluckt das Sonnenlicht fast komplett.

Farbenfrohe Dämmerungen entstehen nur dann, wenn besonders kleine Aerosolpartikel und Luftmoleküle das Sonnenlicht stark streuen. Die winzigen Saharastaubpartikel regen allerdings die Wolkenbildung an. Erst wenn die Sonne untergegangen ist, werden die Wolkenunterseiten und andere Objekte in glühenden Farben angestrahlt.

Dann streuen Luft- und Wassermoleküle in der Atmosphäre das einfallende Sonnenlicht, welches durch die Horizontnähe einen längeren Weg zurücklegen muss, unterschiedlich stark. Blaues Licht hingegen wird stärker gestreut und erreicht unser Auge nicht oder nur sehr wenig.

Für den Beobachter bietet sich ein häufig sattes und großflächiges Abendrot, wie diese Fotostrecke eindrucksvoll zeigt:

Die Farbvielfalt in den Zeiten der Dämmerung hängt demnach davon ab, welche Art von Partikeln und Wolken sich gleichzeitig in der Atmosphäre befinden und wie sie sich in verschiedenen Höhenschichten verteilen. Oft überlagern sich die Farben verschiedener Streuprozesse, auch die Absorption spielt eine Rolle.

Noch extremer kann das Licht in den Alpen wirken. Hier an der Glecksteinhütte südwestlich des Wetterhorns in der Zentralschweiz überwiegen Orangetöne:

Eine mächtige Staubwolke aus der Sahara hat Mitte März 2022 in vielen Regionen Spaniens den Himmel orange-rötlich verfärbt. Die Lichtstimmung in Alicante südwestlich von Valencia erinnerte eher an den Mars als an einen beliebten Urlaubsort auf der Erde, wie im Video zu sehen ist:

Die große Menge Saharastaub in Südspanien kam mit kräftigen Südwinden direkt aus Afrika. Der Weg über das Wasser ist relativ kurz. Ein Sturmtief brachte den Staub aus der Sahara übers Mittelmeer und fegte ihn mit Böen von bis zu 130 Stundenkilometern über die Iberische Halbinsel.

Bis in die schneebedeckten Pyrenäen gelangte der rötliche Staub, dieser färbte dort Schneehänge in Sepia. Nachfolgend wurde der "Wüstengruß" weiter bis in die Schweizer Alpen und nach Süddeutschland getragen, wo er einen orange-roten Himmel über den schneebedeckten Bergen zauberte.

Nicht selten ist die Wüstenluft unterwegs nach Mitteleuropa. Besonders im Frühjahr kommen die Staubwolken regelmäßig aus der Sahara über Deutschland an. Sie schweben in mehreren Kilometern Höhe und trüben den Himmel gelblich ein. Bei bestimmten Wetterlagen, wenn beispielsweise Tiefs am südlichen Mittelmeer oder nahe der Küsten Marokkos und Südspaniens ihre Kreise drehen, trägt der Wind den Staub in weit entfernte Länder.

Im Schnitt zieht Wüstenstaub etwa 5 bis 15 Mal pro Jahr aus der Sahara über Marokko und Frankreich nach Deutschland. Dies ist vor allem im Frühjahr und im Sommer der Fall. Meist sind dafür starke Süd- bis Südwestströmungen verantwortlich, die sich auf den Ostseiten von Mittelmeertiefs einstellen.

Allerdings bekommen wir es meist nicht mit, wenn der Wüstensand nach Mitteleuropa vordringt. Oft sind die Konzentrationen in der Luft zu gering. Über die Alpen schafft es in der Regel nur der feine Staub. Noch häufiger schwebt Saharastaub in der freien Troposphäre, von wo er nicht immer zum Boden heruntergemischt wird.

Doch bei außergewöhnlich hohen Konzentrationen ist der Saharastaub nicht zu übersehen: Er liegt wie ein Filter vor der Sonne, die dann manchmal von einem Hof umgeben ist, der etwas heller scheint. Hunderttausende Tonnen Sand kommen dann in der Luft über uns an. Eine ähnliche Wetterlage war Mitte März 2022 zu beobachten, wie im Video erklärt wird:

Insgesamt trägt der Saharastaub im Jahresmittel ein Viertel zur gesamten Aerosol-Massenkonzentration im Hochgebirge bei, während er in Norddeutschland keinen nennenswerten Anteil hat.

Neuere Untersuchungen haben gezeigt, dass im südbayerischen Raum vor allem im Frühjahr und im Sommer vermehrt Saharastaub in der Atmosphäre auftritt. In seltenen Fällen, wie beispielsweise im Mai 2008, sind kurzzeitig bis zu 20-fach erhöhte Partikelkonzentrationen in der bodennahen Atmosphäre nachgewiesen worden.

In manchen Regionen Spaniens, vor allem im Südosten des Landes und auf den Kanarischen Inseln, wird an etwa einem Drittel der Tage im Jahr Saharastaub in der Luft registriert, überwiegend aber in geringen Mengen.

Staubbeladende Winde aus den Wüsten tragen je nach Region unterschiedliche Namen. Manchmal kann der Staub in der Atmosphäre so dicht sein, dass er sogar den Sonnenschein fast ganz verschluckt.

Der Schirokko, auch Sirocco oder Scirocco, weht als heißer Wind aus südlichen bis südöstlichen Richtungen. Meist ist er im Frühjahr, Frühsommer und im Herbst zu beobachten.

Der Schirokko entsteht, wenn sich ein Tief mit kalter Luft über Südeuropa befindet und heiße Luft über der Sahara lagert. Der Wüstenwind kann jedoch auch bei Fünf-b-Tiefs ausgelöst werden. Je größer dabei der Temperaturunterschied ist, desto stärker wird der Schirokko. Über Nordafrika ist er noch trocken und nimmt nachfolgend über dem Mittelmeer Feuchtigkeit auf.

Dabei kann der Schirokko enorme Mengen Sandstaub mit sich führen. Die Sichtweite kann auf unter einen Kilometer sinken. Selten werden Spitzenböen in Orkanstärke erreicht.

Der Saharastaub lagert sich häufig in den Gletscherregionen der Alpen ab. Dadurch färben sich die Eis- und Schneeoberflächen bräunlich. Die dunklere Farbe nimmt bei ungetrübter Sonneneinstrahlung viel Wärme auf, wodurch dann Schnee und Eis rascher schmelzen.

Auf Malta heißt der Schirokko Xlokk, in Spanien Lebeche oder Leveche, in Katalonien Xaloc und in Griechenland Sirokos. In Nordafrika wird er auch Chehili, Chergui, Chili, Gibli oder Samum genannt.

Auf den Kanaren kennt man den staubbeladenen Wind als Calima oder Kalima. Die Calima weht als starker Ostwind dichte Schwaden von Staub aus der Sahara zu den Kanaren. In Böen erreicht der Wind bis 100 Stundenkilometer, auf den Bergen sogar Orkanböen. Die Calima dauert manchmal mehrere Tage an und sorgt für massive Beeinträchtigungen.

Außerdem kann dieser heiße "Wüstensturm" auf den Kanaren große Schäden an der Vegetation anrichten. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler fanden heraus, dass sich die Häufigkeit von Wetterlagen mit Calima während der letzten 20 Jahre verdreifacht hat.

In Südosteuropa und im Nahen Osten wird der staubbeladende Wind als Chamsin oder Khamsin bezeichnet. Der Wüstengruß umhüllt dann fast den ganzen Himmel. Die Kuppen der Berge verschwinden im dichten Staub. Schlimmstenfalls bläst der Chamsin in Ägypten und Palästina als Sandsturm.

Vorzugsweise tritt er auf, wenn ein Hochdruckgebiet über Vorderasien und gleichzeitig ein Tief über dem Mittelmeer liegt. Der Chamsin weht dann aus West oder auch aus Süd/Südost bis Ost. Seine Hauptzeit ist im Frühjahr und im Herbst. In Israel erreichen die Temperaturen während der Chamsintage Spitzenwerte um 40 Grad.

Kommt der Wind aus östlicher Richtung, dann handelt es sich natürlich nicht um Saharastaub, sondern um feinen Sand aus den Wüsten des Nahen Ostens.

Die Sichtweite kann beim Chamsin deutlich eingeschränkt sein, teilweise bis auf wenige Meter Entfernung. Für Menschen kann dies gefährlich werden, weil die sandige Luft bei vielen zu starken Atemproblemen führt.

Jahr für Jahr verfrachten vor allem die Passatwinde Hunderte Millionen Tonnen Staub aus der afrikanischen Wüste über den Atlantik nach Amerika. Hauptsächlich geschieht dies im Winter. Im westlichen Afrika heißt dieser staubige Nordostpassat auch Harmattan.

Je kräftiger die Anströmung aus den Wüsten Nordafrikas ist, desto mehr staubige Luft gelangt bis nach Mitteleuropa. Die Belastung an Feinstaub kann in Teilen Deutschlands sehr groß werden. Nicht selten können vor allem im Süden des Landes und in den Alpenregionen Tagesgrenzwerte von 50 Mikrogramm pro Kubikmeter regional überschritten werden.

Mitte März 2022 war die Luftqualität in Spanien vorübergehend die schlechteste weltweit. Der Richtwert für Feinstaub mit einer Partikelgröße von maximal 10 Mikrometern, der in der EU bei einem Tagesmaximalwert von 50 Mikrogramm pro Kubikmeter liegt, wurde in Teilen Spaniens um ein Vielfaches überschritten. Teilweise lagen die gemessenen Werte bei 1000 Mikrogramm pro Kubikmeter.

Ab einer Konzentration von mehr als 100 Mikrogramm pro Kubikmeter kann der Wüstenstaub die Atemwege reizen und Allergiesymptome können sich verstärken. Auch die Augen können brennen. Allergiker haben dann oft mit einer zusätzlichen Belastung zu kämpfen.

Jucken die Augen gerade stärker und sind die Niesanfälle häufiger, liegt das nicht immer am Saharastaub. Vielmehr erreicht uns diese Wüstenluft, wenn es warm und trocken ist. Gleichzeitig ist bei solchen Witterungen meist auch die Pollenkonzentration sowie die Feinstaubbelastung durch Verkehrsemissionen und Industrieabgasen hoch. An solchen Tagen klagen Menschen, die empfindlich sind, über gereizte Schleimhäute.

Pro Jahr werden etwa eine Milliarde Tonnen Staub verblasen. Saharastaub spielt eine große Rolle für die Vegetation in der Karibik und in Südamerika sowie im Atlantik. Die aufgewirbelten Mineralstaubpartikel versorgen zum einen das Phytoplankton im Atlantischen Ozean, zum anderen auch die Böden der Regenwälder am Amazonas mit wichtigen Nährstoffen. Saharastaub setzt sich aus folgenden Bestandteilen zusammen:

Deshalb verfügt Wüstenstaub über ausgezeichnete Düngerqualitäten. Da er außerdem Wasser und Nährstoffe gut speichert, begünstigt er das Wachstum mancher Pflanzen. Er düngt den Regenwald, der grundsätzlich als eher nährstoffarm gilt.

Bis zu 40 Millionen Tonnen Saharastaub erreichen jährlich die Regenwälder des Amazonas. Forscherinnen und Forscher vermuten, dass es den artenreichen Amazonasregenwald ohne die Mineralien aus der Sahara gar nicht geben würde.

Erstaunlich ist auch, dass das Gebiet, aus dem die Stürme die Düngerfracht für den Regenwald abholen, sehr klein ist. Es handelt sich um die Bodélé-Senke nordöstlich des Tschad-Sees, die nur 0,2 Prozent der Wüstenfläche Nordafrikas bedeckt.

Mithilfe von Satelliten verfolgten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler den rund 5000 Kilometer langen Transport von Nordafrika nach Südamerika. Die Bodélé-Senke ist zwischen zwei Bergketten, dem Tibesti-Gebirge im Norden und dem Ennedi-Gebierge im Südosten eingekeilt. Diese Oberflächenformation, so die Forschenden, wirke wie ein riesiger Windkanal, der die Luftmassen direkt in Richtung des weit entfernten Ziels lenke.

Auch auf der Iberischen Halbinsel ist dieser Staub eine wichtige Nährstoffquelle. Spaniens Böden profitieren spürbar vom Calcium und Magnesium aus der Wüste.

Da Saharastaub in größeren Mengen nur wenige Male nach Mitteleuropa geweht wird, hat er für die Natur oder die Landwirtschaft heutzutage keine große Bedeutung.

Der Wüstenstaub über dem Atlantik kann auch tropische Wirbelstürme initiieren, weil feuchte Luft an den winzigen Partikeln kondensiert. Unter bestimmten Bedingungen können sich mächtige Wolken bilden, die zu Gewittern auswachsen. Kommt noch ein Impuls dazu, dann beginnen die Wolkentürme um ein Zentrum wie ein Karussell zu kreisen.

In der Luft kann sich jede Menge Saharastaub befinden. Aber wie viel Wüstensand kommt bei solchen Ereignissen am Boden an? Wir wollten es genauer wissen und das Ergebnis unseres Experiments ist erstaunlich. Nach einem intensiven Vorstoß von Saharaluft im Frühjahr 2021 haben wir es in der WetterSchule direkt nachgemessen:

Fotostrecke: Saharastaub erreicht Deutschland

Fotostrecke: Blutregen und Blutschnee

Fotostrecke: Dichter Saharastaub über Kreta

Fotostrecke: Sandsturm hüllt Kanaren ein

Fotostrecke: Saharastaub lässt Himmel glühen