Saharastaub-Ereignisse

Saharastaub-Ereignisse tragen im Frühling und im Herbst erheblich zur Aerosolbelastung bei. Dank kontinuierlichen Messungen auf dem Jungfraujoch und an der aerologischen Station in Payerne lassen sich diese Ereignisse genau erfassen.

Mineralstaub ist ein wichtiger Bestandteil des atmosphärischen Aerosols, und die Sahara ist die grösste Quelle davon. Bei starkem Wind und grosser Turbulenz kommt es regelmässig vor, dass aus den Wüstengebieten in Nordafrika Sandpartikel ein paar Kilometer in Atmosphäre aufsteigen. Die grösseren Partikeln fallen rasch wieder zu Boden, die kleinen hingegen können bis in die Schweizer Alpen transportiert werden.

Letzte Saharastaub-Ereignisse

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Nachweis von Saharastaub-Ereignissen am Jungfraujoch

Der Beitrag von Mineralstaub an der europäischen Aerosolbelastung war früher aufgrund von rotem Regen oder anhand des Staubanteils in Schnee und Eis abgeschätzt worden. Seit einigen Jahren werden an der hochalpinen Forschungsstation Jungfraujoch kontinuierliche Messungen der optischen Eigenschaften von Aerosolen bei verschiedenen Wellenlängen durchgeführt. Diese Messungen haben die Entwicklung einer neuen operationellen Methode erlaubt, die das Auftreten von Saharastaub mit einer stündlichen Auflösung erkennen lässt. Damit kann nun die Häufigkeit von Sahara-Ereignissen in den Alpen untersucht werden.

Die Einfachstreualbedo (single scattering albedo) beschreibt den Anteil der Lichtschwächung, der auf Streuung zurückzuführen ist. Sie ist ein wichtiger Parameter, um   Abschätzungen des direkten Strahlungsantriebs durch Aerosole zu erhalten. Die neue Nachweismethode beruht auf der umgekehrten Wellenlängenabhängigkeit der Einfachstreu-Albedo bei vorhandenem Mineralstaub. Am Beispiel des Saharastaub-Ereignissen von Mitte Juni 2002 ist dieser Effekt deutlich zu erkennen: In der höchsten Wellenlänge (950 nm) wird während des Ereignisses die höchste Einfachstreualbedo gemessen, während im Normalfall die Einfachstreualbedo bei kleineren Wellenlängen am grössten ist.

Mit Laserstrahlen dem Saharastaub auf der Spur

Saharastaub-Ereignis können mit LIDAR-Instrumenten erkannt werden. An der aerologischen Station von MeteoSchweiz in Payerne werden solche Geräte eingesetzt. Diese senden Laserstrahlen in die Atmosphäre, wo das Licht mit Partikeln reagiert. Ein Teil der Strahlung wird auf die Erdoberfläche zurückgeworfen und kann gesammelt und analysiert werden. Auf diese Weise lassen sich Aerosolprofile erstellen und allfällige Saharastaub-Ereignisse registrieren.

Mit einem solchen Instrument lässt sich die Aerosolschichtung am 10. April 2011 darstellen. Um 06.00 wurde über Payerne auf einer Höhe von 6000 m ü. M. eine Schicht hoher Aerosolkonzentration gemessen. Innerhalb von neun Stunden sank die Aerosolschicht auf 2000 m ü. M. ab, gleichzeitig nahm die Konzentration zu. Eine zweite Aerosolschicht wurde um 12.00 auf 4000 m ü. M. registriert; diese sank während 15 Stunden auf 2000 m ü. M. ab. Im gleichen Zeitintervall auf dem Jungfraujoch durchgeführte In-situ-Messungen zeigten ebenfalls hohe Aerosolkonzentrationen, und die Partikel wurden als Saharastaub identifiziert.

Klimatologie von Saharastaub-Ereignissen

Seit 2001 werden die Saharastaub-Ereignisse aufgezeichnet. Diese tragen im Allgemeinen sowohl während des Frühjahrs (März bis Juni) wie auch im Oktober und November stark zur Aerosolbelastung über den Alpen bei. Im Sommer gibt es nur wenige Ereignisse, im Winter sehr kurze. Die meisten der Saharastaub-Ereignisse (48 %) dauern nur wenige Stunden, aber 24 % der Ereignisse erstrecken sich über mehr als einen Tag. Trajektorienanalysen zeigen eine typische Reisezeit des Mineralstaubs zwischen zwei Tagen und einer Woche. Jedes Jahr werden zwischen 10 und 34 Ereignissen registriert. Das entspricht einer Dauer von 200-650 Stunden mit Saharastaub am Jungfraujoch. Während eines Saharastaub-Ereignisses beträgt der stündliche Beitrag von Saharastaub im Mittel 0.8 µg/m³. Im Jahresmittel entspricht dies 24 % der totalen Aerosol-Massenkonzentration.

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