Wenn der Wind stark über trockenen Böden ohne Vegetation weht, kommt es in Wüsten und Halbwüsten häufig zu Sand- und Staubstürmen. Diese Stürme produzieren typischerweise große Mengen luftgetragener Partikel. Bei großen atmosphärischen Ereignissen steigen Partikel oft in große Höhen in der Atmosphäre auf und werden anschließend über große Entfernungen, manchmal auch über Ozeane, transportiert.
Auswirkungen von Sand- und Staubstürmen auf die Ozeane
Die Besorgnis über die gesellschaftlichen Auswirkungen auf die Erreichung der Ziele für nachhaltige Entwicklung (SDGs) wächst in Regierungen und der internationalen Gemeinschaft. Häufigkeit und Intensität dieses Problems können regional unterschiedlich sein.
Staubsturmperioden treten mehrmals im Jahr auf und sind durch einen starken Zusammenhang mit dem Wechsel der Jahreszeiten gekennzeichnet. Die Variabilität seiner Eigenschaften kann jährlich erheblichen Veränderungen unterliegen. Darüber hinaus sind sie empfänglich für Dürrebedingungen und andere Umweltfaktoren.
Zu den Faktoren, die zu diesem Phänomen beitragen, gehören die El-Niño-Südliche-Oszillation und die Nordatlantische Oszillation. Trockene Regionen der Welt werden von diesen Klimamustern stark beeinflusst.
Ständig aktive Sand- und Staubstürme entstehen in mehreren Regionen der nördlichen Hemisphäre, darunter Nordafrika, dem Nahen Osten sowie Südwest-, Zentral- und Nordostasien. Diese Gebiete sind die Hauptquellen größerer Sand- und Staubstürme, und es gibt mehrere Orte, die zu diesem Phänomen beitragen.
Es gibt kleinere und weniger dynamische Quellen, die in verschiedenen Regionen liegen, beispielsweise in Südamerika, im nördlichen und südlichen Afrika, in Australien und Island. Die Bedeutung dieser Quellen im Verhältnis zueinander bleibt ungewiss.
Sahara Wüste
Die Sahara ist der Hauptverursacher von Staub in Wüstenregionen, sowohl durch natürliche Winderosionsprozesse als auch durch erhebliche Auswirkungen menschlicher Aktivitäten, insbesondere aufgrund unzureichender landwirtschaftlicher Praktiken und übermäßiger Wassernutzung. Diese riesige Wüste erzeugt im Vergleich zu anderen Wüsten der Welt eine beträchtliche Menge Staub.
Die Auswirkungen von Staubemissionen sind global betrachtet erheblich und machen 55 % aller Emissionen aus . Besonders deutlich werden die Folgen dieser Emissionen in Regionen wie dem Nordatlantik, dem Karibischen Meer, dem Mittelmeer und dem Roten Meer. Jährlich transportieren Sand- und Staubstürme große Mengen an Partikeln über diese Gebiete.
Wüstenstaub besteht aus etwa 500 Millionen Tonnen Mineralien, Nährstoffen sowie organischen und anorganischen Stoffen. Das Vorhandensein von Staub hat erhebliche Auswirkungen auf die Artenvielfalt mariner Ökosysteme und ist ein entscheidender externer Faktor. Es ist eine Kombination aus essentiellen Nährstoffen und Spurenelementen.
Der Stoffwechselprozess von Phytoplankton, einem einzelligen Organismus, der für alle Lebensformen von entscheidender Bedeutung ist, wird durch die atmosphärische Versorgung mit diesen lebenswichtigen Elementen beeinflusst.
Die Kreisläufe von Kohlenstoff, Stickstoff, Schwefel, Phosphor und Silizium in den Ozeanen werden primär von fundamentalen Triebkräften beeinflusst . Darüber hinaus spielt der Düngeeffekt von Staub vermutlich eine bedeutende Rolle in diesen biogeochemischen Kreisläufen.
Die Anwesenheit von Wüstenstaub beeinflusst das Auftreten von Algen, die eine wichtige Nahrungsquelle für Meeresorganismen darstellen, erheblich. Bestimmte Arten von Algenblüten, sogenannte „schädliche Algenblüten“, können jedoch negative Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit und die Wirtschaft haben. Darüber hinaus kann die Ablagerung von Staubpartikeln diesen Prozess ebenfalls beeinflussen.
Die Ursache der ungewöhnlich ausgedehnten Sargassum-Formationen, die seit 2011 in der Karibik sowie entlang der Küsten Westafrikas und Brasiliens im Atlantischen Ozean beobachtet wurden, ist noch unbekannt.
Die Rolle von Wüstenstaub bei der Förderung des Sargassum-Wachstums ist Gegenstand anhaltender Debatten. Es besteht die Möglichkeit, dass im Wüstenstaub enthaltene Nährstoffe zur Verbreitung von Sargassum beitragen. Studien haben Zusammenhänge zwischen der Zusammensetzung des Staubes und dem Wachstum dieser Algen festgestellt.
Wüsten- und Korallenriffsysteme
Das Wohlergehen von Korallenriffen wird durch eine Vielzahl miteinander verbundener Faktoren beeinflusst, und unter ihnen haben sich Krankheiten als Hauptursache für die jüngste Verschlechterung der Korallenriffe auf der ganzen Welt herausgestellt. Viele dieser Krankheiten stehen im Zusammenhang mit Mikroorganismen, die durch die Ablagerung von Wüstenstaub übertragen werden.
Staub kann die Anfälligkeit von Korallenriffen erhöhen und sie anfälliger für verschiedene Faktoren machen, die ihre Gesundheit beeinträchtigen können. Staub spielt eine wichtige Rolle für das allgemeine Wohlbefinden von Korallenriffen.
Die Freisetzung von Dimethylsulfid (DMS) durch Phytoplankton, das durch eisenreichen Wüstenstaub gedüngt wird, kann indirekt Auswirkungen haben. Dieser Prozess erzeugt zusätzliche Wolkenkondensationskerne, was zu Rückkopplungsschleifen führt, die sich auf die lokalen Wetterbedingungen auswirken. Auch Staub spielt bei diesem Prozess eine Rolle.
Der globale Kohlenstoffkreislauf wird maßgeblich von Wüstenstaub beeinflusst, der wiederum indirekte Auswirkungen auf das Klimasystem hat. Diese Wirkung resultiert aus Wechselwirkungen zwischen Wüstenstaub und den für die Primärproduktion verantwortlichen Mikroorganismen. Er wirkt wie eine Pumpe, die eine Kettenreaktion ökologischer Prozesse auslöst.
Affekt im Südpolarmeer
Im Südpolarmeer, wo die Produktivität hoch ist, werden Kohlendioxid und Nährstoffe in organischen Kohlenstoff umgewandelt. Dieser Kohlenstoff sinkt dann in die Tiefen des Ozeans, zersetzt sich und wird schließlich in Sedimenten vergraben.
Eisenmangel kann zwar die Primärproduktion einschränken, seine Bedeutung zeigt sich aber besonders deutlich im Funktionieren der biologischen Kohlenstoffpumpe. Zahlreiche Unklarheiten bestehen in diesem Zusammenhang noch.
Es gibt Studien, die die Bedeutung einer kontinuierlichen Überwachung und Forschung in Schlüsselbereichen hervorheben, die wertvolle Informationen für die Entwicklung wirksamer Richtlinien liefern können. Die aus der Forschung gewonnenen Erkenntnisse können als Grundlage für die Formulierung geeigneter Strategien dienen.
