Eine überraschende Studie zeigt einen engen Zusammenhang zwischen Saharastaub und Hurrikan-Regenfällen

Die Kehrseite der Medaille ist, dass laut einer in der Zeitschrift Science Advances veröffentlichten Studie Explosionen von dickem Staub auch zu intensiveren Niederschlägen (und potenziell mehr Zerstörung) in Stürmen führen können.

"Überraschenderweise ist der Hauptfaktor, der die Niederschläge von Hurrikanen steuert, nicht, wie traditionell angenommen, die Temperatur der Meeresoberfläche oder die Feuchtigkeit in der Atmosphäre, sondern der Saharastaub", sagte der korrespondierende Autor Yuan Wang, Assistenzprofessor für Erdsystemwissenschaften an der Doerr School of Sustainability in Stanford.

Die sehr wichtige Rolle des Saharastaubs

Frühere Studien kamen zu dem Schluss, dass der Transport von Saharastaub in den kommenden Jahrzehnten drastisch abnehmen könnte und dass die Niederschlagsmengen von Hurrikanen aufgrund des durch menschliche Aktivitäten verursachten Klimawandels wahrscheinlich zunehmen werden. Es besteht jedoch nach wie vor Ungewissheit darüber, wie sich der Klimawandel auf die Staubemissionen aus der Sahara auswirken wird und wie viel zusätzlichen Niederschlag wir von künftigen Hurrikanen erwarten sollten.

Andere Fragen drehen sich um die komplexen Beziehungen zwischen Saharastaub, Meerestemperaturen und der Entstehung, Intensität und Niederschlagsmenge von Wirbelstürmen. Die Schließung dieser Lücken wird von entscheidender Bedeutung sein, um die Auswirkungen des Klimawandels vorhersehen und abmildern zu können. "Wirbelstürme sind eines der zerstörerischsten meteorologischen Phänomene auf der Erde", so Wang.

Selbst relativ schwache Hurrikane können Hunderte von Kilometern landeinwärts schwere Regenfälle und Überschwemmungen verursachen. "Was die konventionelle meteorologische Vorhersage, insbesondere die Vorhersage von Hurrikanen, betrifft, so denke ich, dass dem Staub bisher nicht genug Aufmerksamkeit geschenkt wurde", fügte Wang hinzu.

Gegensätzliche Auswirkungen von Staub auf Hurrikane

Staub kann unterschiedliche Auswirkungen auf tropische Wirbelstürme haben, die im Nordatlantik, im mittleren Nordpazifik und im östlichen Nordpazifik als Hurrikane eingestuft werden, wenn die maximale anhaltende Windgeschwindigkeit 119 km/h oder mehr erreicht. "Ein Staubpartikel kann dazu führen, dass sich im Kern des Wirbelsturms effizienter Eiskerne bilden, was zu mehr Niederschlag führen kann", erklärte Wang und bezeichnete diesen Effekt als mikrophysikalische Verstärkung.

Staub kann auch die Sonneneinstrahlung blockieren und die Meeresoberflächentemperatur um den Kern eines Sturms abkühlen, wodurch der tropische Wirbelsturm geschwächt wird. Wang und seine Kollegen entwickelten zunächst ein maschinelles Lernmodell zur Vorhersage von Hurrikan-Regenfällen und ermittelten dann die zugrunde liegenden mathematischen und physikalischen Zusammenhänge. Die Forscher nutzten 19 Jahre meteorologischer Daten und stündliche Satellitenbeobachtungen der Niederschlagsmenge, um die Niederschlagsmenge einzelner Hurrikane vorherzusagen.

Die Ergebnisse zeigen, dass die optische Tiefe des Staubs, ein Maß für die Lichtmenge, die durch eine Staubfahne gefiltert wird, ein wichtiger Faktor für die Vorhersage von Niederschlägen ist. Sie zeigten eine bumerangförmige Beziehung, bei der der Niederschlag mit der optischen Tiefe des Staubs zwischen 0,03 und 0,06 zunimmt und dann dramatisch abnimmt. Mit anderen Worten: Bei hohen Konzentrationen geht der Staub von der Anregung zur Unterdrückung des Niederschlags über.

"Normalerweise ist der mikrophysikalische Verstärkungseffekt ausgeprägter, wenn die Staubbelastung niedrig ist. Wenn die Staubbelastung hoch ist, kann sie die [Meeres-]Oberfläche effektiver vom Sonnenlicht abschirmen, und der sogenannte 'Strahlungsunterdrückungseffekt' wird dominieren", so Wang.

Quellenhinweis:

Laiyin Zhu et al, Leading Role of Saharan Dust on Tropical Cyclone Rainfall in the Atlantic Basin, Science Advances (2024).