Auf dem Weg zu einer verbesserten Prognose von zerstörerischen Sandstürmen

Die Kombination aus einem thermischen Tief in Syrien, konvektiver Aktivität über dem Irak und einer Zunahme des erosionsanfälligen Staubs in Syrien führte im September 2015 zu einem Sandsturm, der den gesamten Nahen Osten und Zypern in Mitleidenschaft zog. Der Sturm brachte rekordverdächtige Sandmengen nach Zypern, deren Aerosole eine optische Dicke von mehr als 5,0 bei 550 nm aufwiesen.

Forscher, die von mehreren EU-finanzierten Projekten unterstützt wurden, haben gerade einen Artikel im Fachjournal „Atmospheric Chemistry and Physics“ veröffentlicht, in dem sie die Ursache des Sturms analysieren und die aktuelle Prognosemethodik bestimmen.

Sie erklären, dass der Sand durch eine Tiefdruckwetterlage und die Bildung eines Habubs in Bewegung geraten ist. Habubs sind lokale und mesoskalige atmosphärische Dichteströmungen, die große Sandmengen bewegen und eine sich ausbreitende Wand aus Sand erzeugen, die sich bis zu zwei oder drei Kilometer in die Troposhäre erstrecken können. Die entstehenden Stürme bewirken schlechte Sichtverhältnisse, die den Verkehr und andere Aktivitäten beeinträchtigen und sich negativ auf die menschliche Gesundheit auswirken.

Das Team, das von den EU-Projekten BEYOND, ACTRIS-2, ECARS und MARCOPOLO unterstützt wurde, erläutert, dass die Staubpartikel in der freien Troposphäre im turbulenten oberen Bereich der Dichteströmung mitgeführt werden. Dadurch lösen sich auf dem Weg sekundäre Konvektionszellen aus, die sich zu synoptisch-skaligen Staubereignissen entwickeln können. Die Staubreste bleiben in der Luft, nachdem der Kaltluftkern abfällt.

Die Abwinde sind dichter als die Umgebungsluft, also breiten sie sich aus, wenn sie auf die Erdoberfläche treffen, und führen zu stürmischen und turbulenten Grenzlinien. Wenn sie über nackten Boden und über Wüsten ziehen, kann Sediment aufgewirbelt werden. Durch den Krieg im nördlichen Irak und in Syrien wird das Land nicht mehr konstant für die Landwirtschaft genutzt, wodurch der Boden anfälliger für Erosionen wird. Wenn alle Faktoren zusammenwirken, können sie eine sich ausbreitende Wand aus Sand erzeugen.

Die Untersuchungen und Prognosen solcher intensiven Sandstürme beruhen zumeist auf passiver und aktiver Fernerkundung, wie sie zum Beispiel vom Projekt European Aerosol Research Lidar Network durchgeführt wird, sowie auf hochauflösenden Simulationsmodellen. Da konvektive Vorfälle und die damit verbundenen Windböen schwer im Modell abzubilden sind, bleibt es schwierig, Sandstürme dieser Art vorherzusagen. Tatsächlich konnte keins der Modelle, die derzeit in Betrieb sind, das Ereignis von 2015 prognostizieren.

Wie kann man solche Vorfälle also vorhersagen?

Wenn man derartige Ereignisse mithilfe von atmosphärischen Modellen prognostizieren will, liegt der Schlüssel den Forschern zufolge im Einsatz von wolkenauflösenden Rasterflächen. „Jedoch“, so sagen sie, „kann eine derartig hochauflösende Rasterfläche aufgrund der eingeschränkten Rechnerkapazität nur in begrenzten Gebieten angewandt werden.“ Sie behaupten, es gebe einen Ort für Fernerkundung, wie beispielsweise jener, der aus dem Einsatz geostationärer Satellitenbeobachtungen entsteht.

Im Papier wird auch begrüßt, dass das Lidar-Netzwerk um Gebiete erweitert wird, die nah an der Quelle der Sandstürme liegen. Dadurch könnten die Simulationsmodelle ergänzt werden, indem „bodennahe Beobachtungen von Tatsachen“ für das vertikale Profil von Sandwolken geliefert werden.

Weitere Informationen erhalten Sie unter:
BEYOND-Projektwebsite
ACTRIS-2-Projektwebsite
ECARS-Projektwebsite
CORDIS-Projektwebseite zu MARCOPOLO