Luftqualität wird schlechter: Immer mehr Sahara-Feinstaub gelangt nach Europa
Saharastaub färbt den Himmel an der Watzdorfer Aussicht in der Sächsischen Schweiz.
Imago/Sylvio Dittrich- Studie: Wüstenstaub in Europa nimmt zu, besonders in Südeuropa mit 5,3 µg/m³ im Schnitt.
- Mittel- und Nordeuropa liegen bei 2,1 µg/m³ – Zunahme insgesamt um etwa 0,5 µg/m³.
- Ursachen sind Austrocknung der Sahara und veränderte Zirkulation; Klimawandel wohl begünstigend.
- Gesundheit: An Staubtagen steigt Sterblichkeit durch Herzinfarkte und Atemprobleme.
- Warnsysteme für Staubtage und Planung für Solaranlagen gelten als sinnvoll.
Die Zusammenfassung wurde durch künstliche Intelligenz erstellt.
Während die vom Menschen durch Verkehr, Haushalte und Industrie direkt verursachte Feinstaubmenge in Europa dank strenger Vorschriften sinkt, entwickelt sich eine andere Quelle in die entgegengesetzte Richtung: Wüstenstaub.
Um die Belastung mit Wüstenstaub in verschiedenen Regionen des Kontinents genauer zu ermitteln, haben Forscher am Paul Scherrer Institut PSI in den Gemeinden Villigen und Würenlingen (Schweizer Kanton Aargau) in Kooperation mit Kollegen aus ganz Europa Daten der vergangenen zehn Jahre von mehr als hundert Messstationen gesammelt und mit künstlicher Intelligenz kombiniert.
Warum ist die Konzentration in Südeuropa so hoch?
Das Ergebnis: In Südeuropa liegt die durchschnittliche Konzentration von Wüstenstaub bei 5,3 Mikrogramm pro Kubikmeter Luft. Das sind – mehr als doppelt so hoch wie in Mittel- und Nordeuropa, wo im Schnitt 2,1 Mikrogramm gemessen wurden. Insgesamt hat die Staubmenge in diesem Zeitraum um rund ein halbes Mikrogramm pro Kubikmeter zugenommen.
„Das entspricht einer Zunahme von zehn bis fünfundzwanzig Prozent dieser Staubbelastung“, sagt Projektleiter Kaspar Dällenbach vom Zentrum für Energie- und Umweltwissenschaften am PSI. „Sowohl für die Effizienz und Wirtschaftlichkeit grosser Solaranlagen als auch hinsichtlich der gesundheitlichen Folgen erhöhter Feinstaubbelastung ist das nicht zu vernachlässigen.“
Für noch längerfristige Vergleiche reichen an den meisten Messstationen die relevanten Datenerhebungen nicht weit genug zurück. Daher wurden im Rahmen der Studie auch Eisbohrkerndaten vom Colle Gnifetti an der schweizerisch-italienischen Grenze herangezogen: Die im Eis des Alpengletschers eingeschlossenen Feinstaubpartikel der letzten Jahrhunderte zeigen, dass sich die Wüstenstaubkonzentration dort im Laufe der Industrialisierung – also über die vergangenen 150 Jahre – mehr als verdoppelt hat.
Wie lässt sich Wüstenstaub von Feinstaub unterscheiden?
Als verlässlichen Indikator für Wüstenstaub verwendeten die Forscher die Aluminiumkonzentration im Feinstaub der Luft. Dieses Element ist charakteristisch für transportierte Staubpartikel aus Wüsten.
Feinstaub etwa von städtischen Baustellen dagegen ist sehr Calcium-haltig und Feinstaub aus Verkehr und Haushalten enthält vor allem Russ beziehungsweise Kohlenstoff aus der Verbrennung von Erdöl. „Durch chemische Analysen können wir die Herkunft des bodennahen Feinstaubs daher sehr gut bestimmen“, erklärt Petros Vasilakos, ebenfalls Forscher am Zentrum für Energie- und Umweltwissenschaften des PSI und Erstautor der Studie.
Eine Wolke aus Saharastaub zieht in Spanien gen Norden (Archivbild).
Imago/Sabine GudathWoraus besteht Saharastaub?
Der Saharastaub stammt – wie der Name schon sagt – aus der aus der nordafrikanischen Sahara. Der Wind wirbelt Mineralstaub-Partikel auf, die große Distanzen mit Regentropfen vermischt in der Erdatmosphäre zurücklegen können.
Wo Regen aufzieht, wird der Staub aus den Wolken gespült und legt sich auf Autos, Balkone, Gartenmöbel und Photovoltaikanlagen. Generell geht vom Saharastaub keine große gesundheitliche Gefahr aus. Jedoch steigt die Feinstaubbelastung, die sich bei Atemwegserkrankten bemerkbar machen kann. Diese Konzentration in der Luft fällt regional unterschiedlich aus.
Warum wird Regen rötlich gefärbt?
Wenn der Saharastaub mit Regen auf den Boden prasselt, spricht man von Blutregen. Die rötliche Färbung stammt von dem Wüstensand und Staub meist aus der Sahara, der vom Wind in großen Höhen über das Mittelmeer nach Europa gebracht wird.
Die Färbung des Regens variiert je nach Farbe des Saharasands von dunkel- und hellgrau über leicht gelblich bis stark rötlich. Tatsächlich handelt es sich eher um Schmutzregen.
Der Staub wird bei bestimmten Wetterlagen vom Wind aufgewirbelt und gelangt so in die Atmosphäre. Luftströme können den Saharastaub dann bis nach Deutschland bringen.
Welche Bedeutung hat Saharastaub?
Rund 500 Millionen Tonnen Staub werden jedes Jahr in der Sahara produziert. Durch den Anteil an Nährstoffen wie Calcium und Magnesium spielt der Saharastaub eine wichtige Rolle bei der Versorgung der Wälder.
So erreichen jährlich 40 Millionen Tonnen Staub die Regenwälder des Amazonas. Aber auch in Deutschland und auf der Iberischen Halbinsel liefert der Saharastaub einen wichtigen Beitrag zur atmosphärischen Düngung.
Warum nimmt die Staubmenge zu?
Zu befürchten ist, dass die Wüstenstaubkonzentration weiterhin steigt und dies die Bemühungen um die Eindämmung der menschengemachten Feinstaubemissionen teilweise untergräbt. Als Ursache identifiziert die Studie die zunehmende Austrocknung der Sahara in Nordafrika.
Hinzu kommt eine veränderte atmosphärische Zirkulation, die vermehrt starke Winde aus dieser Region nach Europa bringt. „Inwieweit der menschengemachte Klimawandel diese Entwicklung mitverursacht hat und ob er sie weiter verstärkt, ist noch nicht abschließend geklärt“, erläutert Kaspar Dällenbach.
„Unser derzeitiges Verständnis legt jedoch nahe, dass die Zunahme des Wüstenstaubs durch die Treibhausgasemissionen des Menschen und die damit verbundene Klimaerwärmung zumindest begünstigt wird. Dadurch wird es in bestimmten Regionen trockener und die Wüsten breiten sich aus.“
Belastet auch Wüstenstaub die Gesundheit?
Hinsichtlich der gesundheitlichen Folgen von erhöhten Wüstenstaubkonzentrationen in Europa haben die Forschenden den Stand der epidemiologischen Untersuchungen ausgewertet. Längerfristige Auswirkungen durch transportierten Wüstenstaub wie Staublunge, Asthma und chronische Bronchitis liessen sich nur durch aufwendige Langzeitstudien eindeutig belegen.
Die unmittelbar steigende Sterblichkeit an Tagen mit erhöhtem Wüstenstaubaufkommen in der Luft hingegen ist gut dokumentiert: An Staubtagen sterben deutlich mehr Menschen infolge von Herzinfarkten und Atemproblemen als an anderen Tagen. „
Dabei hat sich die Anzahl der Stürme, die Wüstenstaub aus der Sahara und den arabischen Wüsten zu uns tragen, nicht wirklich erhöht“, betont Petros Vasilakos. „Aber sie sind im Verlauf der betrachteten zehn Jahre intensiver geworden und transportieren dadurch heute mehr Staub nach Europa als früher.“
Davon ist vor allem Südeuropa – von Griechenland im Osten über Italien bis Spanien und Portugal –betroffen. Auch in Westfrankreich konnte die Studie erhöhte Staubwerte feststellen. „Das liegt daran“, erklärt Co-Autor Imad El Haddad, der ebenfalls am Zentrum für Energie- und Umweltwissenschaften des PSI forscht, „dass Luftmassen aus der Sahara nicht selten auch auf den Atlantik hinausströmen und weiter nördlich wieder nach Westeuropa abdrehen.“
Wie wirken physische Daten und KI zusammen?
Das Besondere an der Studie ist zum einen, dass sie die bislang wohl umfassendste Datenerhebung zu Wüstenstaub in Europa darstellt: „Wir haben praktisch alle zu diesem Thema verfügbaren Messreihen einbezogen, weil wir über fünfzig Kolleginnen und Kollegen in ganz Europa für eine Beteiligung gewinnen konnten“, konstatiert El Haddad.
Dabei half den PSI-Forschern ihre Mitgliedschaft im paneuropäischen Forschungsnetzwerk Actris, in dem sich Aerosolforschende zusammengeschlossen haben, um ihre Langzeitmessreihen von Aerosolen, Wolken und Spurengasen international zu koordinieren und frei zugänglich zu machen.
Darüber hinaus haben die Experten bestehende rein physikalische Modelle zur Feinstaubverteilung mithilfe von künstlicher Intelligenz erweitert. Kaspar Dällenbach: „Mit unseren Messdaten und der KI, die auf Basis der Messdaten an den gut hundert Orten die Konzentrationen für weitere Regionen Europas abschätzt, konnten wir das Modell um diese Information ergänzen und so eine zuverlässige, gesundheitsrelevante Karte des transportierten Staubs für ganz Europa erstellen.“
Was kann man gegen die Emissionen tun?
Anders als beim direkt vom Menschen verursachten Feinstaub etwa aus Auspuffen, Schornsteinen und Abriebprozessen lässt sich gegen die Emission von Wüstenstaub nicht unmittelbar etwas unternehmen. Umfassender Klimaschutz zur Begrenzung der Erderwärmung könnte aber langfristig auch helfen, die Austrocknung von Wüstengebieten und damit die Ausdehnung dieser Staubquellen einzudämmen. Vorerst jedoch muss Europa mit der Zunahme des Wüstenstaubs leben.
Denkbar wäre, ähnlich wie bei städtischem Feinstaub Warnsysteme für hohe Konzentrationen einzurichten, damit insbesondere sensible oder lungenkranke Menschen an Staubtagen Vorsichtsmassnahmen treffen können. Auch die Energiewirtschaft würde davon profitieren: Wüstenstaub in der Luft beschattet Solaranlagen und lagert sich darauf ab. Dadurch produzieren diese weniger Strom. Wenn Versorger dies kommen sähen, könnten sie es rechtzeitig durch Hochfahren anderer Kraftwerke ausgleichen und so die Netzstabilität gewährleisten. (mit dpa-Agenturmaterial/Walter Willems)