Lexikon des Agrarraums

Sandsturm

Ein Sandsturm ist im Gegensatz zu Sandfegen oder Sandhosen (Kleintromben) ein sehr kräftiger Sandtransport in Wüsten- und Wüstenrandbereichen bei heftigem, trockenem Wind. Sandstürme sind bedingt durch

• starke lokale Druckgegensätze und durch Turbulenz (Durchzug einer Front),
• lokale bis regionale Aufheizung und starke Konvektion (oft im diurnalen Rhythmus) oder
• großräumige, langfristige Luftmassengegensätze und Druckausgleich (Passat).

Sand- und Staubstürme (engl. Sand and Dust Storms, SDS) haben viele lokale Namen: Beispiele sind Sirocco, Haboob, gelber Staub, weiße Stürme oder Harmattan. Sie sind ein regional verbreitetes und saisonales Naturphänomen, das durch schlechte Land- und Wasserbewirtschaftung, Dürreperioden und den Klimawandel noch verschärft wird.

Prozesse

Die Strömungsenergie des Windes wird auf die Bodenoberfläche übertragen und führt zur raschen Aufnahme von Sand, der dann je nach Korngröße auf dem Boden mittels Reptation oder in der Luft als Saltationswolke (Saltation) mit bis zu mehreren Metern Höhe transportiert wird. Aufgenommene Staubpartikel werden hingegen in Suspension transportiert und können je nach großräumiger Wetterlage sogar andere Kontinente erreichen. Bei kalten Luftmassen sind die Böen im Sandsturm nicht nur heftiger, sondern haben auch höhere Frequenzen, sodass enorme Sandtransportleistungen pro Zeiteinheit erreicht werden. Typisch für Sandstürme sind die hohe Luftelektrizität sowie die hohe elektrostatische Aufladung, bedingt durch die Reibung der in Saltation transportierten Körner. (s.a. Bodenerosion)

Sandstürme vs. Staubstürme

Der Unterschied zwischen Sandstürmen und Staubstürmen liegt hauptsächlich in der Größe der Partikel, die transportiert werden, sowie in der Höhe und Reichweite der Stürme. Es gibt keine strikte Unterscheidung zwischen Sandstürmen und Staubstürmen, da es in jedem Sturm ein Kontinuum von Partikelgrößen gibt.

Staubstürme werden von der Weltorganisation für Meteorologie (WMO) formell als das Ergebnis von Oberflächenwinden definiert, die große Mengen Staub in die Luft aufwirbeln und die Sichtweite in Augenhöhe (1,8 m) auf weniger als 1.000 m reduzieren, wobei schwere Ereignisse auch zu einer Null-Sicht führen können.

Es gibt keine gleichwertige formale Definition für Sandstürme, aber Stürme, die von Sand dominiert werden, haben in der Regel eine begrenzte räumliche Ausdehnung und daher lokal begrenzte Auswirkungen, einschließlich des Eindringens von Sanddünen.

Man kann folgende Charakteristika zuordnen:

Sandstürme:

• Transportieren größere Sandpartikel mit einer Korngröße von 0,063 bis 2 mm.
• Die aufgewirbelten Sandpartikel bleiben meist in Bodennähe und erreichen Höhen von nur wenigen Zentimetern bis maximal 2 Metern.
• Aufgrund des Gewichts der Sandpartikel legen diese nur kurze Distanzen zurück.
• Sandstürme treten typischerweise in Wüstengebieten auf und sind durch starke, trockene Winde gekennzeichnet.

Staubstürme:

• Bestehen aus feineren Partikeln wie Schluff oder Staub mit einer Korngröße von 0,002 bis 0,063 mm.
• Die feinen Partikel können in große Höhen (mehrere Kilometer) aufsteigen und über weite Entfernungen transportiert werden, manchmal sogar zwischen Kontinenten.
• Staubstürme erscheinen oft als dichte, dunkle Wolken und reduzieren die Sichtweite erheblich. Sie können gesundheitsschädlich sein, da der feine Staub leicht eingeatmet wird.

Dauer von SDS-Ereignissen und ihre chemischen Bestandteile

Die Dauer von SDS-Ereignissen schwankt zwischen einigen Stunden und mehreren Tagen. Ihre Intensität wird in der Regel anhand der atmosphärischen Oberflächenkonzentration von Partikeln ausgedrückt, wobei in der Regel zwischen Partikeln mit einem Durchmesser <10 Mikrometer (PM10) und solchen mit einem Durchmesser <2,5 Mikrometer (PM2,5) unterschieden wird. Atmosphärische PM10-Staubkonzentrationen übersteigen bei schweren Ereignissen 15.000 µg/m3. Die maximalen PM2,5-Konzentrationen pro Stunde können bei starken Staubstürmen 1 000 µg/m3 überschreiten.

Chemisch gesehen ist der Hauptbestandteil der Partikel, aus denen SDS besteht, Kieselsäure, typischerweise in Form von Quarz (SiO2). Weitere im Wüstenstaub häufig vorkommende Stoffe sind Al₂O₃, Fe₂O₃, CaO, MgO und K₂O sowie organische Stoffe und eine Reihe von Salzen, pathogene Mikroorganismen - einschließlich Pilze, Bakterien und Viren - und anthropogene Schadstoffe.

Räumliche Schwerpunkte

Die Regionen, die am häufigsten von Sandstürmen betroffen sind, sind vor allem trockene und wüstenartige Gebiete. Zu den besonders betroffenen Regionen gehören:

• Nord- und Zentralasien: Hier treten Sandstürme häufig auf, insbesondere in Gebieten wie Usbekistan und Kasachstan, wo ausgetrocknete Seen wie der Aralsee eine wichtige Quelle für Sand und Staub sind.
• Subsahara-Afrika: Die Sahara ist eine der größten Quellen für Sandstürme weltweit. Der Saharastaub wird oft über große Entfernungen transportiert und beeinflusst auch andere Kontinente.
• Naher Osten: Länder wie Syrien, Irak, Kuwait und Iran erleben vermehrt Sandstürme. Die Häufigkeit hat durch klimatische Veränderungen und menschliche Aktivitäten zugenommen.
• Australien: Die trockenen Regionen Australiens sind ebenfalls häufig von Sandstürmen betroffen, die durch landwirtschaftliche Nutzung und Klimawandel verstärkt werden.
• Nordchina: Sandstürme verschlimmern dort die Luftqualität erheblich, insbesondere in Städten der nordöstlichen Provinzen.

Diese Regionen sind durch geringe Vegetation, Trockenheit und menschliche Eingriffe wie schlechte Landbewirtschaftung und Desertifikation besonders anfällig für Sandstürme.

Wirtschaftliche Auswirkungen

Staubstürme führen zu Bodenverlusten in Trockengebieten, und schlimmer noch, sie entfernen bevorzugt organische Stoffe und die nährstoffreichen leichtesten Partikel, wodurch die landwirtschaftliche Produktivität verringert wird. Außerdem schädigt die abrasive Wirkung des Sturms junge Kulturpflanzen. Staubstürme verschlechtern auch die Sicht, was sich auf Flugzeuge und den Straßenverkehr auswirkt.

Staub kann dort, wo er sich ablagert, auch positive Auswirkungen haben: Mittel- und südamerikanische Regenwälder erhalten erhebliche Mengen an mineralischen Nährstoffen aus der Sahara; eisenarme Meeresregionen erhalten Eisen; und Staub auf Hawaii fördert das Wachstum von Kochbananen. In Nordchina und im mittleren Westen der USA bilden alte Staubsturmablagerungen, die als Löss bekannt sind, äußerst fruchtbare Böden, die aber auch eine bedeutende Quelle für heutige Staubstürme darstellen, wenn die bodensichernde Vegetation gestört wird.

Weitere Informationen:

• Sand and dust storms (UNCCD 2022)
• Web-Links zur Thematik (UNCCD 2022)
• Sandstürme in Deutschland (nul-online 2011)