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Umweltforschung: Das Rätsel des Staubs

Aus San Diego berichtet

Staub ist die große Unbekannte der Umweltforschung. Milliarden Tonnen werden jedes Jahr vom Wind über den Globus verteilt, seit den siebziger Jahren ist die Menge rasant gestiegen. Das hat Folgen für das Klima, die Tiere und die menschliche Gesundheit. Welche genau, ist allerdings rätselhaft.

Sahara-Staub vor der Küste West-Afrikas: Welche Auswirkungen haben die Wolken? Zur Großansicht
NASA

Sahara-Staub vor der Küste West-Afrikas: Welche Auswirkungen haben die Wolken?

Staub ist überall: am Boden, hoch oben in der Atmosphäre, in Wohnungen und auf den Dächern deutscher Autos, wenn der Wind die Teilchen aus Afrika herangeweht hat. Milliarden Tonnen Staub, so schätzen Fachleute, werden jedes Jahr vom Wind um den Globus geweht, nicht selten Tausende Kilometer weit. Die Mengen sind so gewaltig, dass selbst auf Satellitenbildern regelmäßig Staubwolken zu erkennen sind.

Wissenschaftler sind sich einig, dass Staub gleich auf mehreren Ebenen eine enorm wichtige Rolle spielt: Er beeinflusst das Weltklima, er hat eine direkte Wirkung auf die Tier- und Pflanzenwelt und vermutlich auch auf die menschliche Gesundheit. Wie genau und in welchem Umfang er das tut, stellt die Forscher allerdings vor Rätsel. Und die sind zuletzt keineswegs kleiner geworden. Im Gegenteil: In den vergangenen Jahren hat sich der globale Staubtransport enorm gewandelt - und niemand weiß, warum.

Der Staub in der Atmosphäre stammt aus verschiedenen Quellen: aus Wüsten oder Vulkanen oder durch menschliche Aktivität, entweder indirekt, etwa wenn Flussbetten aufgrund menschlichen Wasserverbrauchs austrocknen. Oder direkt, beispielsweise durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe.

Egal ob es regnet oder nicht - die Menge an Staub in der Atmosphäre steigt

Rund die Hälfte allen Staubs, der über lange Strecken transportiert wird, stammt aus den trockenen Gebieten Afrikas. Bis Ende der sechziger Jahre konnten Forscher einen recht einfachen Mechanismus beobachten: Hat es in Afrika, insbesondere in der Sahelzone, viel geregnet, war weniger Staub in der Atmosphäre. War es trocken, schwebte eine größere Menge der winzigen Partikel umher. Als es Anfang der siebziger Jahre in Afrika zu verheerenden Dürren mit Hunderttausenden Toten kam, stieg folgerichtig auch die freigesetzte Menge an Staub.

Doch dann folgte eine Überraschung.

"Der starke Zusammenhang zwischen Regenfällen und Staubtransfer ist Ende der neunziger Jahre verschwunden", erklärt Joseph Prospero von der University of Miami (US-Bundesstaat Florida). Egal ob es regnet oder nicht - die Menge an Staub in der Atmosphäre steigt. "Die Gründe dafür verstehen wir nicht", sagt der Forscher auf der Jahrestagung des weltgrößten Wissenschaftsverbands AAAS (American Association for the Advancement of Science) in San Diego.

Prospero und sein Team messen seit 1965 auf der Karibikinsel Barbados die Staubkonzentration in der Atmosphäre. An der Ostspitze der Insel herrschen beste Bedingungen, um den aus Afrika heranwehenden Staub abzufangen. Inzwischen komme dort das Vier- bis Fünffache an Staub an, was vor dem Beginn der afrikanischen Trockenperiode gemessen worden sei. "Wir wissen nicht, was hier geschieht", sagt Prospero zu SPIEGEL ONLINE. "Aber es muss etwas Großes sein." Die Menge an Staub sei seit der zweiten Hälfte der neunziger Jahre deutlich größer, als man auf Basis der Messungen aus den 30 Jahren zuvor erwarten würde.

Auch aus nördlichen Breiten dürfte künftig mehr Staub kommen als bisher. Auf Satellitenbildern ist das oft kaum zu erkennen, da große Gebiete im Norden die meiste Zeit von Wolken bedeckt sind. Nur gelegentlich sehe man große Staubfahnen, die aus der Arktis über das Meer wehen, sagt Prospero. Allerdings mehren sich auch hier die Anzeichen, dass die Staubmengen wachsen.

Bei Messungen in Island von 1997 bis 2004 habe man regelmäßig steile Anstiege in der Staubkonzentration der Luft festgestellt. Der mutmaßliche Grund: Die Gletscherzungen, die einst riesige Mengen Gestein aufs Feinste zerrieben haben, ziehen sich im Zuge des Klimawandels zurück - und geben den Staub nun frei. Dieser Zusammenhang lasse sich auch gut an Eisbohrkernen ablesen, die das Weltklima vergangener Jahrhunderte widerspiegeln: In sogenannten Glazialen, besonders kalten Perioden innerhalb einer Eiszeit mit entsprechend starker Gletscherbildung, sei mehr Staub in der Atmosphäre gewesen, sagt Daniel Muhs von Geologischen Dienst der USA (USGS).

Bisher keine Beweise für Gesundheitsgefahr durch afrikanischen Staub

Eine bisher weitgehend ungelöste Frage ist, was der Staub mit Mensch und Natur anstellt. Die Hälfte des Staubs über dem Westatlantik besitze einen Partikeldurchmesser von weniger als 2,5 Mikrometern und könne deshalb vom Menschen eingeatmet werden, erklärt Prospero. "In der Karibik ist die Konzentration dieser Feinstaub-Partikel oft so hoch, dass sie die Grenzwerte der US-Umweltbehörde Epa überschreitet."

Zudem besteht der natürliche Staub bei weitem nicht nur aus Mineralien: Pilzsporen, Bakterien und andere Mikroben machen einen bedeutenden Teil des Staubs aus. Ob er deshalb dem Menschen gefährlich werden kann, ist aber kaum bekannt. Prospero räumt ein, dass bisher keine klaren Beweise für eine Gesundheitsgefahr durch den afrikanischen Staub vorliegen.

Da ist USGS-Forscher Geoffrey Plumlee anderer Meinung. Ein "gutes Beispiel" für potentielle Gefahren durch größere Staubkonzentrationen sei das Wüstenfieber, sagte Plumlee auf der AAAS-Tagung in San Diego. Die auch als Kokzidioidomykose bekannte Krankheit wird durch einen Pilz namens Coccidioides immitis ausgelöst, der im Erdboden schlummert. Laut Plumlee ist "eindeutig dokumentiert", dass die aufgewirbelten Pilzsporen vom Menschen eingeatmet werden und das Wüstenfieber auslösen, das in manchen Fällen auch tödlich verlaufen kann. Nicht umsonst kommt die Krankheit in trockenen Gebieten im Südwesten der USA besonders häufig vor.

Bisher habe das Augenmerk in Sachen Staub vor allem auf vom Menschen verursachte Varianten gelegen: Abgase aus Autos, Asbest in Gebäuden oder Ruß von offenen Feuerstellen. Der Staub aus natürlichen Quellen sei bisher vernachlässigt, sagte Plumlee zu SPIEGEL ONLINE.

"Staub kann positive und negative Effekte haben"

Eine bekannte Folge des Einatmen von Staubs ist Asthma - und die Krankheit ist auf der Antillen-Insel Barbados überraschend stark verbreitet. "17 Prozent der Bevölkerung sind betroffen", sagt Prospero. "Das ist ebenso viel wie in den Städten von Industriestaaten." Ob aber ein direkter Zusammenhang zum Staub aus Afrika besteht, ist auch hier nicht völlig sicher. So ist die Zahl der Menschen, die auf Barbados mit Atembeschwerden zum Arzt gingen, laut Prospero nicht merklich gestiegen, wenn gerade viel Staub von Afrika nach Barbados kam. Ob aber eine Langzeitwirkung existiert, ist damit noch nicht geklärt.

Für die Umwelt müssen höhere Staubkonzentrationen in der Atmosphäre nicht unbedingt schlecht sein. "Staub kann positive und negative Effekte haben", sagt USGS-Experte Muhs. Das gelte etwa für das Weltklima: Über dunklen Gebieten wie etwa dem Ozean und Wäldern, die viel Sonnenenergie absorbieren, habe Staub eine stark kühlende Wirkung, indem er Sonnenstrahlung ins All reflektiert. Über anderen Gebieten könne er wiederum wärmen.

Außerdem hat der Staub auch starke Wirkung auf die Pflanzenwelt: Er transportiert Mineralien über weite Strecken. Staub aus Afrika versorgt so beispielsweise das Amazonasgebiet mit wertvollen Nährstoffen, sagt Oliver Chadwick, Atmosphärenforscher an der University of California in Santa Barbara. "Selbst auf Hawaii, einem der staubärmsten Orte der Welt, ist die Düngung der Wälder durch den Phosphor nachweisbar, der mit afrikanischem Staub dorthin gelangt." Andererseits aber könne Staub in trockenen Regionen die lokalen Pflanzen durchaus auch schädigen und so zusätzlich zur Wüstenbildung beitragen.

Ein weiteres Rätsel ist, wie sich der globale Staubtransfer in Zukunft entwickeln wird. Zwar geht die Klimaforschung davon aus, dass weite Teile der Subtropen trockener werden. Für die nordafrikanischen Regionen, aus denen der größte Teil des Staubs kommt, ist die Einigkeit allerdings weniger groß. "Zwei Drittel der Klimamodelle", sagt Prospero, stimmen nicht darin überein, ob die Niederschläge in der Zeit von 2090 bis 2099 größer oder kleiner sein werden als zwischen 1980 und 1999."

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Forum - Diskussion über diesen Artikel
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1. Staub - die große Unbekannte?
paml1983 21.02.2010
Zitat von sysopStaub ist die große Unbekannte der Umweltforschung. Milliarden Tonnen werden jedes Jahr vom Wind über den Globus verteilt, seit den siebziger Jahren ist die Menge rasant gestiegen. Das hat Folgen für das Klima, die Tiere und die menschliche Gesundheit. Welche genau, ist allerdings rätselhaft. http://www.spiegel.de/wissenschaft/natur/0,1518,679230,00.html
--------------------------------------- Der entscheidende Satz dieses Artikels lautet zweifellos: "Welche genau, ist allerdings rätselhaft." ------------------- Ich kombiniere mal auf der Basis meiner Meinung dazu: -CO2-Ausstoss aller Quellen, natürliche und menschliche Emissionen -Wasserdampf -Stäube aller Art aus allen Zonen, aller Ursachen -alle anderen feststellbaren Gas-Emissionen -Sonnen-Einstrahlung -was noch als unbekannte Emissons-Quellen ergänzt werden könnte. Die Summe all dieser Einflüsse als Ganzes dürfte zweifellos das Klima beeinflussen. Die Feststellung der einzelnen Anteile und deren Wirkung auf die Umwelt, das ist bedauerlicherweise das "große Rätsel", weil lieber auf CO2-Emissionen und das große Geschäft geachtet wurde, als auf wirklichen Umweltschutz, welcher nicht nur Ursachen, sondern auch Wirkungen beinhaltet. Warum zum Beispiel liegen in den deutschen Innenstädten die Feinstaubwerte an "verkehrsarmen" Tagen zum Teil wesentlich höher als an "verkehrsreichen" Tagen, eben weil es zuviele Unbekannte neben dem Straßenverkehr gibt und wiedermal hat sich eine Festlegung als "fehlerhaft" erwiesen. Feinstaubverordnung - erlassen ohne wirklich Bescheid zu wissen, Hauptsache der "grünen Ideologie" wurde genüge getan. Ich persönlich werte diesen Artikel als "Schwenk" in die Richtung aussagefähiger Wissenschaft und nicht "doktrinverseuchter Wissenschaft", welche in Wahrheit keine ist! Es gibt viel zu tun, die wirklichen Rätsel zu lösen und hierbei macht es sicher Sinn, einen persönlichen Beitrag zu leisten! Nur wirklichen Klimaschutz gibt es nicht - weil wir gar nicht wissen, was das sein soll? Vermeidung von Verschmutzung der Umwelt, sparsamer Umgang mit Resourcen - das sind sehr sinnvolle Ansätze und es spricht überhaupt nichts dagegen, "erneuerbare Energien" den Vorrang einzuräumen. Nur das "Wie" ist entscheidend - und das kann nicht über Dauer-Subventionen laufen! Das ist der Knackpunkt. Verzicht auf Mobilität? - Heißt auf Wohlstand und Zukunft zu verzichten, im Sinne einer "Öko-Diktatur"! Es wird sehr schwer, das sinnvolle Gleichgewicht auszuloten und das wird die wahre Herausforderung für die Zukunft sein! Das trauen sich die Damen und Herren Politiker nunmal nicht zuzugeben, stattdessen wurden wir mit "Lügen-Gebäuden" überzogen, welche nun allesamt am einstürzen sind! Verzicht auf Mobilität - heißt in diesem Falle tatsächlich: weniger Staub-Emissionen, nur im gesamten Vergleich bringt das -leider- fast nichts! Also, was bringt etwas? Nur die Summe aller Maßnahmen und genau da treffen sich eigentlich alle Interessen, wenn man das wirklich will! Bisher ging es nur um "Reibach" - was das Ganze, allen guten Willen zum Trotz, sehr einseitig ausrichtete! Wird Zeit, daß die "große Unbekannte" eine "große Bekannte" wird und dahinein sollten die Energien in der Forschung und auch die Gelder gesteckt werden, um wirklich etwas zu bewegen!
2. Ein Schelm..........
Wolf_68, 21.02.2010
Zitat von sysopStaub ist die große Unbekannte der Umweltforschung. Milliarden Tonnen werden jedes Jahr vom Wind über den Globus verteilt, seit den siebziger Jahren ist die Menge rasant gestiegen. Das hat Folgen für das Klima, die Tiere und die menschliche Gesundheit. Welche genau, ist allerdings rätselhaft. http://www.spiegel.de/wissenschaft/natur/0,1518,679230,00.html
Kann es sein, dass hier eventuell schon die Vorbereitung auf das nächste Katastrophen- und Weltuntergangsszenario getroffen wird, wo abzusehen ist, dass Klimawandel kein Zugpferd in den Medien mehr ist?
3. Leben ist Leben ist Leben
baninchenrenner 21.02.2010
Diese Staubbildung könnte durchaus ein ganz natürlicher, zyklischer Miniaturisierungsprozess auf der Erde sein. Und der Mensch trägt dazu bei, egal ob gewollt oder ungewollt und egal ob gut oder schlecht. In ein paar Millionen Jahren, wenn der Mensch längst verschwunden ist, wird die Landoberfläche der Erde vielleicht von einer viele Meter dicken, feuchten Schicht aus Mikroben und Pilzen bedeckt sein. Dieser Wimmelteppich entzieht sich nur unserer Phantasie, weil er eine gruselige und unattraktive Vorstellung ist. Es ist doch schon jetzt abzusehen, dass die erfolgreichsten Lebewesen die kleinen bis kleinsten sind: Hasen versus Löwen; Plankton versus Wale usw. Schon jetzt macht die gesamte Biomasse aller Ameisen und Insekten ein Vielfaches dessen aus, was der Rest aller anderen Lebewesen ausmacht. Das wird sich genau so weiter entwickeln, wer oder was sollte diesen Prozess auch stoppen? Wir Menschen nehmen Leben zuvörderst als komplexe, ausdifferenzierte Wesen in den Dimensionen unserer eigenen Größe wahr, weil wir sie sehen und anfassen können. Und genau in dieser grobgerasterten Welt verharren wir, definieren wir, denken wir … Tja … und heimlich, still und leise wächst da unter unseren Füßen, in der Atmosphäre und in den Ozeanen ein gigantischer Microbiokosmos heran, der eines Tages die Erde beherrschen könnte.
4.
Wolf_68, 21.02.2010
Man schaffte es doch auch, die Vogelgrippe mit einer Strassensperre aufzuhalten - schon vergessen? :)
5. Fearmonger
GlennBeck 21.02.2010
Wolf sie haben wohl recht, nbachdem Global Warming dem IPCC implodiert ist und man nicht mehr davon ausgehen kann weitere Mrd mit diesem Statistischen Taschenspieler Trick zu erwirtschaften läßt man wohl nen Sortiment von lustigen Weltuntergangsszenario Testballons aufsteigen und guck wo man als nächstes die dumme Allgemeinheit vor retten muss, da ja die Daten aus den 70er sicher auch mittlerweile alle verschwunden ist könnte das hier nen guter Versuch werden.
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Sahara-Sand: Mikroben über dem Ozean

Hintergründe zum Thema Feinstaub
Ursachen
DDP
Als Hauptquelle von Feinstaub gelten Verkehr und Industrie. Die feinen Partikel in der Luft kommen in Dieselruß, Reifenabrieb, Baustaub oder den Abgasen aus Industrie und Heizungen vor. Aber auch Zigarettenrauch enthält große Mengen Feinstaub. Die feinen Teilchen werden nach ihrer Größe unterschieden: Partikel unter zehn Mikrometern (PM10) sind inhalierbar, noch kleinere Teilchen mit Durchmessern unter 2,5 Mikrometern (PM2,5) gelangen sogar bis in die Lunge.
Gesundheitsschäden
Nach einer EU-Studie sterben in der Europäischen Union jährlich 310.000 Menschen an Erkrankungen durch Feinstaubpartikel, davon 65.000 in Deutschland. Feinstaub hat vielerlei gesundheitliche Auswirkungen. Zuallererst sind die Atemwege betroffen: Betroffene leiden unter Entzündungen, Bronchitis, Asthma oder Allergiesymptomen. Als besonders gefährlich gelten Staubteile mit Durchmessern unter 2,5 Mikrometern. Sie sind so klein, dass sie nicht in Nase und Rachen hängenbleiben, sondern ungehindert in die Lunge gelangen. Dort können sie Krebs auslösen und sogar zum Herzinfarkt führen. In der EU gibt es bislang jedoch keine Grenzwerte für die kleinen, besonders gefährlichen Partikel.
Grenzwerte
In Deutschland gilt seit Anfang 2005 eine EU-Richtlinie. Pro Tag dürfen demnach nur noch höchstens 50 Mikrogramm Feinstaub pro Kubikmeter Luft erreicht werden. Dieser Grenzwert gilt für Feinstaub kleiner als zehn Mikrometer (PM10) und darf an nicht mehr als 35 Tagen pro Jahr überschritten werden. In Deutschland gibt es mehr als 400 Messstationen für Feinstaub.
Maßnahmen
DPA
Zuständig für die Umsetzung der Vorgaben sind die Bundesländer. Die örtlichen Behörden sind verpflichtet, Gebiete aufzulisten, in denen die zulässigen Schadstoffmengen überschritten werden. Echte Sanktionen gibt es bisher nicht. Diskutiert werden immer wieder Streckensperrungen für Lastwagen und Fahrverbote für veraltete Autos in Innenstädten.
Interaktive Grafik
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Klimaschutz-Index 2010: Die zehn größten CO2-Emittenten

Kernpunkte der Kopenhagener Vereinbarung
Langfristige Ziele
Der weltweite Ausstoß klimaschädigender Gase muss drastisch gesenkt werden. Die Emissionen sollen soweit gedrosselt werden, dass die Erderwärmung auf zwei Grad Celsius beschränkt bleibt.
Zwei-Grad-Ziel
Das Ziel, die Erderwärmung auf zwei Grad zu begrenzen, wird lediglich "zur Kenntnis" genommen. Das ist weniger als das, was die G-8-Staaten auf ihrem L'Aquila-Gipfel im Juli vereinbart hatten. Laut Weltklimarat IPCC wäre eine über zwei Grad hinausgehende Erwärmung katastrophal für Mensch und Natur. Die Vereinbarung solle 2015 überprüft werden mit Blick auf die Möglichkeit, die Erderwärmung auf nur 1,5 Grad zu begrenzen. Dies hatten vor allem kleine Inselstaaten gefordert, die vom Anstieg der Meeresspiegel bedroht sind.
Treibhausgase
Alle Industrieländer und Schwellenländer sollten bis zum 31. Januar 2010 nationale Treibhausgasziele für das Jahr 2020 vorlegen. Die EU und 15 einzelne Staaten hatten das bereits getan. Ein gemeinsames Ziel für die Industrieländer ist im letzten Entwurf nicht mehr vorgegeben. Inwieweit die Schwellenländer Klimaziele erbringen müssen, soll auch davon abhängen, was die Industrieländer an Geld und Technik bereitstellen.
Rechtliche Bindung
Im Schlussentwurf für das Abkommen fehlt das zuvor noch genannte Ziel, im kommenden Jahr ein rechtlich verbindliches Klima-Abkommen zu verabschieden. Daran hat vor allem die Europäische Union (EU) heftige Kritik geübt.
Finanzhilfen für arme Länder
Die Industrieländer geben den Entwicklungsländern insgesamt 30 Milliarden Dollar für 2010 bis 2012 für die Anpassung an den Klimawandel und eine umweltfreundliche Entwicklung: 10,6 Milliarden Dollar kommen von der EU, die USA steuern 3,6 Milliarden und Japan 11 Milliarden Dollar bei. Das Geld für die Anpassung soll vor allem den ärmsten und den Inselstaaten zufließen. Die reichen Staaten setzen sich außerdem das Ziel, von 2020 an etwa 100 Milliarden Dollar pro Jahr für die umweltfreundliche Entwicklung ärmerer Länder bereitzustellen.
Wälder
Es sei entscheidend, den Wald zu schützen und Geld dafür bereitzustellen, heißt es schwammig in dem Entwurf. Ungeklärt bleibt zum Beispiel, aus welchen Töpfen der Waldschutz finanziert wird.
Überprüfung
Die Überprüfung der Klimaschutzbemühungen war einer der größten Streitpunkte, vor allem weil China sich gegen internationale Kontrollen sperrte. Nach der Vereinbarung müssen die Schwellen- und Entwicklungsländer ihre Maßnahmen überprüfen und die Ergebnisse alle zwei Jahre der Uno mitteilen. Einige internationale Kontrollen sind vorgesehen, um westliche Transparenzstandards zu erfüllen. Die Souveränität der einzelnen Länder solle aber respektiert werden. Damit hat China erreicht, dass es keine internationale, unabhängige Überprüfung im eigenen Land zulassen muss.
Verbindlichkeit
Ein Verweis auf die Arbeit an einem völkerrechtlich verbindlichen Abkommen wurde in den letzten Konferenzstunden gestrichen.

AP
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