Staubbrücke: Jedes Jahr fliegt ein Stück Sahara zum Amazonas

Die Sahara ist trocken, heiß und karg. Der Amazonas dagegen ist grün, feucht und voller Leben. Trotzdem hängt beides enger zusammen, als es auf den ersten Blick wirkt: Jedes Jahr fliegt ein Stück Sahara über den Atlantik. NASA-Daten zeigen, dass Millionen Tonnen Staub aus Nordafrika bis nach Südamerika wehen.

Die Untersuchung stammt von Hongbin Yu und seinem Team von der University of Maryland und dem NASA Goddard Space Flight Center. Die Forscher werteten dafür Satellitendaten aus den Jahren 2007 bis 2013 aus. Eine neuere Studie von Xurong Wang und Kollegen aus dem Jahr 2023 kommt mit neueren Messdaten und Computersimulationen zu einem ähnlichen Ergebnis: Im Amazonas bringt der Staub Phosphor mit – einen Nährstoff, den viele Böden dort dringend brauchen. Ohne diesen Nachschub würde der Regenwald durch Regen und Überschwemmungen ständig wichtige Mineralstoffe verlieren.

Saharastaub erreicht den Amazonas

Laut der Untersuchung aus 2015 gelangen jedes Jahr rund 27,7 Millionen Tonnen Staub in das Amazonasgebiet. Insgesamt hebt der Wind jährlich sogar 180 bis 200 Millionen Tonnen feiner Staubpartikel aus der Sahara in die Atmosphäre. Passatwinde treiben die Wolken danach quer über den Atlantik.

Die neuere Studie kommt sogar auf deutlich größere Mengen: Demnach gelangen jedes Jahr rund 730 Millionen Tonnen Staub aus Nordafrika in die Atmosphäre. Mehr als 70 Prozent des weltweiten Wüstenstaubs stammen laut den Forschern aus dieser Region.

Ein großer Teil des Staubs fällt bereits unterwegs ins Meer. Rund 132 Millionen Tonnen landen im Atlantik. Etwa 24 Millionen Tonnen ziehen weiter Richtung Karibik. Trotzdem erreicht genug Material Südamerika, um den Regenwald messbar zu beeinflussen. Entscheidend ist dabei nicht der Sand selbst, viel wichtiger ist Phosphor.

Dieser Nährstoff hilft Pflanzen bei der Photosynthese und beim Aufbau von Zellen. Ohne ausreichend Phosphor wächst selbst dichter Regenwald schlechter. Darin liegt das Problem vieler Böden im Amazonasgebiet. Rund 90 Prozent gelten als phosphorarm.

Sahara und Amazonas wirken wie Gegensätze. Doch starke Winde spannen eine Staubbrücke zwischen Wüste und Regenwald. © Wikimedia — © NASA Sahara und Amazonas wirken wie Gegensätze. Doch starke Winde spannen eine Staubbrücke zwischen Wüste und Regenwald. © NASA Goddard Space Flight Center via Wikimedia unter CC BY 2.0

Warum der Amazonas ständig Nährstoffe verliert

Im Amazonas regnet es fast täglich. Die Wassermassen halten den Wald zwar grün, sie spülen aber auch Mineralstoffe aus dem Boden. Besonders Phosphor verschwindet dadurch nach und nach aus dem Ökosystem. Die Forscher berechneten, dass der Staub aus Afrika jedes Jahr rund 22.000 Tonnen Phosphor in die Region bringt. Das entspricht fast genau der Menge, die durch Regen verloren geht.

Die Studie von 2023 kommt auf einen jährlichen Phosphor-Eintrag von durchschnittlich 0,97 Milligramm pro Quadratmeter. Während der Regenzeit liegt der Wert mit 1,6 Milligramm pro Quadratmeter höher.

Im Fachartikel schreiben Hongbin Yu und seine Kollegen, der Eintrag aus Afrika sei „vergleichbar mit dem hydrologischen Verlust von Phosphor“. Ohne diesen Nachschub könnte sich der Vorrat in den Böden über Jahrzehnte oder Jahrhunderte deutlich verringern.

Der Amazonas funktioniert damit offenbar nicht als abgeschlossenes System. Der Regenwald hängt mit einer Region zusammen, die auf den ersten Blick kaum gegensätzlicher wirken könnte: der größten Trockenwüste der Erde.

Der wichtige Stoff stammt nicht aus gewöhnlichem Sand

Besonders spannend wirkt die Herkunft des Phosphors. Er stammt offenbar nicht einfach aus normalem Wüstensand. Teile des Materials kommen aus uralten biologischen Ablagerungen früherer Seen in Afrika.

Lange galt die Bodélé-Senke im heutigen Tschad als wichtigste Quelle. Dort lag vor 5000 bis 8000 Jahren ein riesiger Süßwassersee. Als das Wasser verschwand, blieben Ablagerungen aus Mikroorganismen, Fischresten und anderen organischen Stoffen zurück. Diese Sedimente enthalten ungewöhnlich viel Phosphor.

Starke Windkanäle zwischen den Tibesti- und Ennedi-Bergen wirbeln dort fast täglich Staub auf. Deshalb zählt die Region bis heute zu den aktivsten Staubquellen der Erde.

Spätere Untersuchungen brachten allerdings Zweifel auf. Ein Team vom Princeton Geophysical Fluid Dynamics Laboratory kam 2020 zu einem anderen Ergebnis. Die Forscher vermuten westlichere Regionen der Sahara als Hauptquelle des Staubs, der tatsächlich den Amazonas erreicht.

Satellitendaten der NASA zeigen, wie Saharastaub über den Atlantik bis zum Amazonas zieht – und dort wichtige Nährstoffe ablagert. © NASA via YouTube

Satelliten machten die Verbindung sichtbar

Frühere Messungen lieferten nur grobe Schätzungen. Die Studie nutzte deshalb Lasermessungen des NASA-Satelliten CALIPSO. Das System konnte die Staubwolken dreidimensional erfassen. Dadurch ließ sich erstmals genauer verfolgen, wie sich die Partikel durch die Atmosphäre bewegen.

Die Daten zeigen außerdem starke Schwankungen zwischen einzelnen Jahren. Teilweise unterschieden sich die Staubmengen um bis zu 29 Prozent. Auch das Wetter in Afrika beeinflusst den Transport. Fällt in der Sahelzone mehr Regen, gelangt oft weniger Staub Richtung Atlantik. Trockene Jahre erhöhen dagegen die Staubmengen deutlich.

Von Januar bis April ist der Einfluss besonders groß. In dieser Regenzeit stammt im Amazonasbecken im Schnitt 40 Prozent der bodennahen Aerosolmasse aus afrikanischem Staub. In einzelnen Regionen sind es sogar bis zu 70 Prozent.

Die Forscher fanden zudem Hinweise darauf, dass ein großer Teil des Materials schon im Norden des Amazonas niedergeht. Dort fällt besonders viel Regen. Dieser Regen wäscht den Staub aus der Atmosphäre heraus.

Ganz geklärt bleibt die Geschichte trotzdem nicht. Forscher diskutieren weiter darüber, welche Regionen der Sahara den größten Anteil des Staubs liefern. Klar scheint dagegen die Verbindung selbst. Eine Wüste auf einem Kontinent beeinflusst die Nährstoffversorgung eines Regenwalds auf einem anderen.

Kurz zusammengefasst:

Jedes Jahr transportieren Winde rund 28 Millionen Tonnen Saharastaub über den Atlantik in den Amazonas. Der Staub enthält Phosphor, einen wichtigen Nährstoff für Pflanzen und Böden.
Viele Böden im Amazonasgebiet sind stark phosphorarm. Der Staub aus Afrika gleicht einen großen Teil der Nährstoffverluste aus, die durch starke Regenfälle entstehen.
Satellitendaten der NASA zeigen, dass Regenwald und Wüste eng verbunden sind. Veränderungen des Klimas in Afrika können deshalb auch Folgen für den Amazonas haben.

Übrigens: Während Saharastaub den Amazonas mit wichtigen Nährstoffen versorgt, spaltete extremes Wetter Europa zuletzt in Hitze und Kälte. Neue Klimadaten zeigen ungewöhnlich warme Ozeane und starke Temperaturgegensätze zwischen Spanien und Osteuropa – mehr dazu in unserem Artikel.